物理化学核心教程课后答案完整版文档格式.docx
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恒温膨胀时，热力学能不变）。
9.答：
（B）式合用于不作非膨胀功的等压过程。
10.（B）=7，CV=5RCp=7R，这是双原子分子的特色。
522
11.
答：
（A）反响进度ξ=
n
=2mol=1mol
v
12.
（B）
g
一项根源于
（
）一项，若假定气体是理想气体，在温度不变时
）就等于
nRT
pV
ngRT。
13.答：
（C）在标准态下，有稳固单质生成1mol物质B产生的热效应为该物质B的摩尔生成焓；
在标准
态下，1mol物质B完好焚烧产生的热效应为该物质B焚烧焓，故有fHm（H2O，l）=cHm（H2，g）。
14.答：
（C）依据标准摩尔生成焓定义，规定稳固单质的标准摩尔生成焓为零。
碳的稳固单质拟订为石墨。
15.答：
（D）石墨（C）的标准摩尔焚烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓，为kJ·
mol-1，金刚石的标
准摩尔焚烧焓就是金刚石（C）焚烧为二氧化碳的摩尔反响焓变，等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金
刚石的标准摩尔生成焓，所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于kJ·
mol-1–kJ·
mol-1）=kJ·
mol-1。
16.答：
由气体状态方程pVm=RT+bp可知此实质气体的内能与压力和体积没关，则此实质气体的内能不过温度的函数。
三、习题
1.
（1）一系统的热力学能增添了100kJ，从环境汲取了40kJ的热，计算系统与环境的功的互换量；
（2）假如该系统在膨胀过程中对环境做了20kJ的功，同时汲取了20kJ的热，计算系统热力学能的变化值。
解：
依据热力学第必定律：
=
＋
，即有：
UW
Q
（1）
W
－=100–40=60kJ
UQ
（2）
＋=-20
＋20=0
2.
在300K时，有
10mol
理想气体，始态压力为
1000kPa。
计算在等温下，以下三个过程做膨胀
功：
（1）在100kPa压力下体积胀大
1dm3；
（2）在100kPa压力下，气体膨胀到压力也等于
100kPa；
（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于
100kPa。
依据理想气体状态方程
p
V=
nRT
V
（1）∵W=-peV=-pe（V2－V1）
∴W=-100×
103×
1×
10-3=-100J
（2）∵=-
e
=-
e（2
1）=-
p2
）=-
pV
－V
－
nRT1
p1
∴W=-10×
×
300×
（1-100）=kJ
1000
V2
（3）∵W=-pdV=-
V1
nRTdV=-
nRTlnV2
nRTlnp1
∴=-10×
ln
=kJ
100
3.在373K恒温条件下，计算1mol理想气体在以下四个过程中所做的膨胀功。
已知始、终态体积分别为25dm3和100dm3。
（1）向真空膨胀；
（2）等温可逆膨胀；
（3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀；
（4）先外压恒定为体积等于50dm3时气体的均衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3此后，再在外压等
于100dm3时气体的均衡压力下膨胀。
试比较四个过程的功，这说了然什么问题？
（1）向真空膨胀，外压为零，所以
W20
（2）等温可逆膨胀
W1
nRTlnV1
1mol
8.314Jmol1
K1
373K
25
4299J
（3）恒外压膨胀
W3
pe（V2
V1）
p2（V2
nRT（V2
1mol8.314J
mol1
（0.1
0.025）m3
2326J
0.1m3
（4）分两步恒外压膨胀
W4
pe,1（V2
V1）
pe,2（V3
V2）
nRT（V3
V3
nRT（V1
1）
nRT（
50
2）
3101J
说明作功与过程相关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。
14.在373K和时，有1glH2O经（l）等温、等压可逆气化；
（2）在恒温373K的真空箱中忽然气化，
都变为同温、同压的H2O（g）。
分别计算两个过程的Q、W、U和H的值。
已知水的气化热2259J·
g-1，
能够忽视液态水的体积。
（1）水在同温同压条件下的蒸发
Qp=
H=
mvapHm=1×
2259=
m
RT=-
g=-
1×
373=
MH2O
18
U=Q+W=2259－=kJ
（2）在真空箱中，pe=0，故W=0
U、H为状态函数，即只需最后状态同样，则数值相等，即有：
U=
Q=kJ
20.在标准压力和
298K时，H2（g）与O2（g）的反响为：
H2（g）+
1O2（g）=H2O（g）。
设参加反响的物质均可作为理想气体办理，
已知
fHm
H2O，g
=-241.82kJmol1
，它们的标准
等压摩尔热容（设与温度
无关）
分别为CmH2，g=28.82JK1mol1
，
CmO2，g=29.36JK1mol
，Cm
H2O，g=33.58JK1mol1
。
试计算：
298K
时
的标准摩尔反响焓变
rHm（298K）
和热力学能变化
rUm（298K）；
（2）498K时的标准摩尔反响焓
变rHm（498K）。
（1）H2g
1O
H2Og
rHm
298K
H2O，g
241.82kJ
∵
rUm
vgRT
∴
rUm
241.82
0.5
8.314
298
103
498K
vCp,mdT
Cp,mH2O，g
Cp,m
H2，g
1Cp,mO2，gdT
=+（）×
（498-298）×
10-3
=kJmol1
（C）理想气体等温膨胀，体积增添，熵增添，但要从环境吸热，故环境熵减少。
（A）关闭系统绝热不行逆过程，熵增添。
3.答：
（B）因为钢瓶恒容，并与外界无功和热的互换，所以能量守衡，U=0。
（D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变，Gibbs自由能不变。
5.答：
（B）因为
=0，=0，即
=0，则系统温度不变，可设置为等温膨胀过程，
R
=-R=
QW
U
V1
即SnRlnV2。
V1
6.答：
（C）绝热可逆过程是衡熵过程，
R=0故
S
=0
（D）相当于摩尔等压热容与摩尔等容热容之比。
8.答：
（C）系统始态与终态都同样，所有热力学状态函数的变量也都同样，与变化门路没关。
（D）依据dG=Vdp-SdT，即dG=Vdp。
10.答：
（D）隔绝系统的U，V不变。
11.答：
（D）因为GT，p=0，本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态同样。
12.答：
（A）状态方程中无压力校订项，说明该气体膨胀时，不需战胜分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变。
13.答：
（A）这就是把Helmholtz自由能称为功函的原由。
（B）完好晶体往常指只有一种摆列方式，依据熵的实质可获取，在0K时，完好晶体的熵等于零。
15.
（B）因为A
WR0，G0Qp
H0，UQpWR
16.
H
G
B）
合用于等温、非体积功为零的任何关闭系统或孤立系统，本过程只有（
T
知足此条件。
2.试计算以下过程的解S：
（1）5mol双原子分子理想气体，在等容条件下由448K冷却到298K；
（2）3mol单原子分子理想气体，在等压条件下由300K加热到600K。
（1）双原子理想气体
CR
V，m=
，p，m=
V，m+=
等容条件下，=0
，即有
QV
T2
nCV，mdT
T1
S=
nCV，m
T2
dT=
nRln
58.314ln
448
-1
=·
K
（2）单原子理想气体
V，m=3
p，m=
等压条件下，即有
HQp
nCp，mdT
=Qp
nCp，m
dT
600
38.314ln
300
5.有2mol单原子理想气体由始态500kPa、323K加热到终态1000kPa、3733K。
试计算此气体的熵变。
理想气体的p、V、T变化设置过程以下：
2mol，500kPa，323K
2mol，1000kPa，373K
dT=0
S1
d=0
S2
2mol，1000kPa，323K
理想气体等温可逆过程：
即有：
=0，则有
R=-=
QW
nRTln
S1=
QR=
500
=2
=J·
K-1
理想气体等压可逆过程：
2=
Qp
nCp，mTdT
nCp，mlnT
8.314ln
373
S2=2
=J·
323
S=S1+S2=+=J·
6.在600K时，有物质的量为nmol的单原子分子理想气体由始态
抗争50kPa的外压，等
100kPa、122dm
温膨胀到50kPa。
（1）U、H、终态体积V2以及假如过程是可逆过程的热QR和功WR；
（2）假如过程是不行逆过程的热Q1和功W1；
（3）Ssys、Ssur和Siso。
（1）理想气体等温可逆膨胀过程：
U=H=0。
p1V1=p2V2
p1V1
122
244dm
R=-R=
=100
122ln
=p1V1ln
p2
（2）理想气体等温恒外压过程：
U=
H=0。
1=-
1=
e（2-
1）=50×
10×
3×
（244-122
）×
VV
（3）
sys
=QR
=8.45
103
=·
sur
Q1
6.10
Siso
Ssys+
Ssur
·
11.1mol
理想气体在273K
等温地从
1000kPa
膨胀到
100kPa，假如膨胀是可逆的，试计算此过程的
以及气体的
理想气体等温可逆膨胀，
T=0
U=0，H=0
W=
273
5.23
S=
TS
W=kJ
13.
1mol
单原子分子理想气体，始态为
K，压力为p。
分别经以下三种可逆变化，其
Gibbs自由能的
变化值各为多少？
（1）恒温下压力加倍
（2）恒压下体积加倍
（3）恒容下压力加倍
假定在273K，p$下，该气体的摩尔熵为
100J·
K-1·
（1）恒压下体积加倍，
2T1
TS
；
-Δ（）
5R（T2
T1）
K1273K=5.674kJ
CpdT
因为
nCp,mlnT2
ln2=14.41J
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