第五版物理化学第二章习题答案Word格式文档下载.docx
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再恒容加热到压力
200kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
先确定系统的始、末
态
V1
nRT1
=
×
=0.0619m3
58.314
298.15
P1
200000
V2=V
=nRT
5×
8.314×
244.58
=0.1016m3
P
100000
U=Wa+Qa=（－5.57+25.42）kJ=19.85kJ
对于途径b，其功为
Wb=－p1V=－200000（0.1016－0.0619）J=－7.932kJ
根据热力学第一定律
2.64mol某理想气体，温度升高20℃,求ΔH－ΔU的值。
根据焓的定义
2
-3
2.7已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·
m。
求1mol水（H2O,l）在25℃下：
（1）压力从100kPa增加至200kPa时的H;
（2）压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。
假设水的密度不随压力
改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。
已知ρ=997.04kg·
m
M
H2O
=18.015
·
-1
10
kgmol
凝聚相物质恒温变压过程,
水的密度不随压力改变,1molH2
的体积在此压力范围可认
O（l）
为不变,则VH2O=m/ρ=M/ρ
H－
U=
（pV）=V（p2－p1）
摩尔热力学能变与压力无关,
U=0
∴ΔH=
（pV）=V（p2－p1）
1）
H－
（pV）=V（p2－p1）=1.8J
2）
（pV）=V（p2－p1）=16.2J
2.8某理想气体Cv,m=3/2R。
今有该气体5mol在恒容下温度升高
50℃。
求过程的W，Q，ΔH
和ΔU。
理想气体恒容升温过程n=5molCV,m=3/2R
Q
V
V,m
T=5×
1.5R×
50=3.118kJ
U=nC
W=0
H=
U+nR
T=np,mCT
=n（CV,m+R）
2.5R×
50=5.196kJ
2.9某理想气体C=5/2R。
今有该气体5mol在恒压下温度降低
求过程的W，Q，ΔU
v,m
和ΔH。
理想气体恒压降温过程
n=5mol
CV,m=5/2R
Cp,m=7/2R
p
p,mT=5×
3.5R－×
（50）=－7.275kJ
=H=nC
W=
－
amb
V=－p（V2
）=
21
）=2.078kJ
-V
（nRT-nRT
U=ΔH－nR
T=nCV,m
2.5R-50）×
（=－5.196kJ
2.102mol某理想气体，Cp,m=7/2R。
由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。
求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。
过程图示如下
3
由于，则，对有理想气体和只是温
度的函数
该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的
4
5
6
2.15容积为0.1m3
的恒容密闭容器中有一绝热隔板
其两侧分别为
0℃,4mol的
Ar（g）及
150℃,2mol的Cu（s）。
现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的
H。
已知：
Ar（g）和Cu（s）的摩尔定压热容Cp,m分别为20.786J·
mol-1·
及24.435Jmol·
-1·
-1，
K
且假设均不随温度而变。
恒容绝热混合过程
Q=0
∴由热力学第一定律得过程
U=
U（Ar,g）+
U（Cu,s）=0
（Ar,g）
2－0）
U（Ar,g）=n（Ar,g）C
（t
U（Cu,S）
≈Δ
p,m
2－150）
H（Cu,s）=n（Cu,s）C（Cu,s）（t
解得末态温度t2
℃
=74.23
又得过程
H=H（Ar,g）+
H（Cu,s）
=n（Ar,g）C
2－0）+n（Cu,s）Cp,m
（Cu,s）（t
=2.47kJ
或H=U+（pV）=n（Ar,g）RT=4×
8314×
（74－.230）=2.47kJ
7
8
9
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2.21求1molN2（g）在300K恒温下从2dm3可逆膨胀到40dm3时的体积功Wr。
（1）假设N2（g）为理想气体；
（2）假设N2（g）为范德华气体，其范德华常数见附录。
题给过程为n=1mol
应用式（2.6.1）
（1）N2
为理想气体
p=nRT/V
（g）
∴
（2）N2（g）为范德华气体
已知n=1mola=140.8×
10-3Pa·
m6·
mol-2b=39.1310×
-6m3·
mol-1
所以
2.22某双原子理想气体1mol从始态350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。
（1）恒温下可逆膨胀到50kPa；
（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；
（3）绝热可逆膨胀到50kPa；
（4）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。
双原子理想气体
n=5mol；
CV,m=（5/2）R；
Cp,m=（7/2）R
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2.235mol双原子理想气体从始态300K,200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa，再绝热可逆压缩到末态压力200kPa。
求末态温度T及整个过程的W，Q，UΔH和ΔH。
理想气体连续pVT变化过程.题给过程为
由绝热可逆过程方程式得
1）H和U只取决于始末态,与中间过程无关
H=nCp,m
T=nCp,m
（T
-T）=21.21kJ
U=nCV,m
T=nCV,m（T3-T1）=15.15kJ
W
T=nCV,m
（T-T
）=15.15kJ
32
∴W=W1+W2=－2.14kJ
3）由热力学第一定律得Q=ΔU－W=17.29kJ
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2.27已知水（H2O,l）在100℃的饱和蒸气压ps=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发
焓。
求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，UΔH和ΔH。
设水蒸气适用理想气体状态方程式。
题给过程的始末态和过程特性如下：
n=m/M=1kg/18.015gmol·
=55.509mol
题给相变焓数据的温度与上述相变过程温度一致，直接应用公式计算
W=
ambV=－p（Vl
g）≈pVg=gn
RT=172.2kJ
U=Qp+W=－2084.79kJ
2.28已知100kPa下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓。
水的平均比定
压热容求在绝热容器内向1kg50℃的水中投入0.1kg0℃的冰后，系统末态
的温度。
计算时不考虑容器的热容。
假设冰全部熔化，末态温度为t：
整个过程绝热H=ΔH1+ΔH2+ΔH3
其中
整理可得末态温度t=38.21℃
19
20
2.30蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为
1.003Mpa的水蒸气。
求每生产1kg水蒸气所需要的热量。
水（H2
在
℃的摩尔蒸发焓
，水的平均摩尔定压热容
O,l）
100
，水蒸气（H2O,g）的摩尔定压热容与温度的函数关系见附录。
2.31100kPa下冰（H2O,s）的熔点为0℃.在此条件下冰的摩尔熔化焓。
已知在-10～0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为
和。
求在常压及-10℃下过冷水结
冰的摩尔凝固焓。
在100kPa、273.15K下，水和冰互相平衡，所以在100kPa、263.15K的过冷水凝固为冰
就偏离了平衡条件，因此该过程为不可逆相变化，设计途径如下：
2.32已知水（H2O,l）在100℃的摩尔蒸发焓,水和水蒸气在25～
100℃范围间的平均摩尔定压热容分别为
和
求在25℃时水的摩尔蒸发焓。
由已知温度的相变焓求未知温度的相变焓，常压下对气体摩尔焓的影响通常可以忽略，
可直接应用p68公式（2.7.4）
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2.34应用附录中有关物质在25℃的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在25℃时的
题给各反应的和分别计算如下:
（1）
（2）
（3）
2.35应用附录中有关物质的热化学数据,计算25℃时反应的标准摩尔反应焓,
要求:
（1）应用附录中25℃的标准摩尔生成焓的数据;
（2）应用附录中25℃的标准摩尔燃烧焓的数据.
（1）由
24
得:
（2）先分别求出CH3OH（l）、HCOOCH3（l）的标准摩尔燃烧焓.
应用附录查出在25℃时
CH3OH（l）、HCOOCH3（l）的燃烧反应分别为:
再应用公式
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