第五版物理化學(xué)第二章習(xí)題答案.doc
《第五版物理化學(xué)第二章習(xí)題答案.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《第五版物理化學(xué)第二章習(xí)題答案.doc(34頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第二章 熱力學(xué)第一定律2.1 1mol理想氣體在恒定壓力下溫度升高1,求過(guò)程中系統(tǒng)與環(huán)境交換的功。解:理想氣體n = 1mol對(duì)于理想氣體恒壓過(guò)程,應(yīng)用式(2.2.3)W =pambV =p(V2-V1) =(nRT2-nRT1) =8.314J2.2 1mol水蒸氣(H2O,g)在100,101.325kPa下全部凝結(jié)成液態(tài)水。求過(guò)程的功。假設(shè):相對(duì)于水蒸氣的體積,液態(tài)水的體積可以忽略不計(jì)。解: n = 1mol 恒溫恒壓相變過(guò)程,水蒸氣可看作理想氣體, 應(yīng)用式(2.2.3)W =pambV =p(Vl-Vg ) pVg = nRT = 3.102kJ2.3 在25及恒定壓力下,電解1mol水(H2O,l),求過(guò)程的體積功。 H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒溫恒壓化學(xué)變化過(guò)程, 應(yīng)用式(2.2.3)W=pambV =(p2V2-p1V1)p2V2 =n2RT=3.718kJ2.4 系統(tǒng)由相同的始態(tài)經(jīng)過(guò)不同途徑達(dá)到相同的末態(tài)。若途徑a的Qa=2.078kJ,Wa=4.157kJ;而途徑b的Qb=0.692kJ。求Wb.解: 熱力學(xué)能變只與始末態(tài)有關(guān),與具體途徑無(wú)關(guān),故 Ua = Ub由熱力學(xué)第一定律可得 Qa + Wa = Qb + Wb Wb = Qa + Wa Qb = 1.387kJ 2.5 始態(tài)為25,200 kPa的5 mol某理想氣體,經(jīng)途徑a,b兩不同途徑到達(dá)相同的末態(tài)。途經(jīng)a先經(jīng)絕熱膨脹到 -28.47,100 kPa,步驟的功;再恒容加熱到壓力200 kPa的末態(tài),步驟的熱。途徑b為恒壓加熱過(guò)程。求途徑b的及。 解:先確定系統(tǒng)的始、末態(tài) 對(duì)于途徑b,其功為 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 2.6 4mol某理想氣體,溫度升高20, 求HU的值。 解:根據(jù)焓的定義2.7 已知水在25的密度=997.04kgm-3。求1mol水(H2O,l)在25下:(1)壓力從100kPa增加至200kPa時(shí)的H;(2)壓力從100kPa增加至1Mpa時(shí)的H。假設(shè)水的密度不隨壓力改變,在此壓力范圍內(nèi)水的摩爾熱力學(xué)能近似認(rèn)為與壓力無(wú)關(guān)。解: 已知 = 997.04kgm-3 MH2O = 18.015 10-3 kgmol-1凝聚相物質(zhì)恒溫變壓過(guò)程, 水的密度不隨壓力改變,1molH2O(l)的體積在此壓力范圍可認(rèn)為不變, 則 VH2O = m /= M/H U = (pV) = V(p2 p1 ) 摩爾熱力學(xué)能變與壓力無(wú)關(guān), U = 0H = (pV) = V(p2 p1 ) 1) H U = (pV) = V(p2 p1 ) = 1.8J2) H U = (pV) = V(p2 p1 ) = 16.2J2.8 某理想氣體Cv,m=3/2R。今有該氣體5mol在恒容下溫度升高50。求過(guò)程的W,Q,H和U。解: 理想氣體恒容升溫過(guò)程 n = 5mol CV,m = 3/2RQV =U = n CV,mT = 51.5R50 = 3.118kJW = 0H = U + nRT = n Cp,mT = n (CV,m+ R)T = 52.5R50 = 5.196kJ2.9 某理想氣體Cv,m=5/2R。今有該氣體5mol在恒壓下溫度降低50。求過(guò)程的W,Q,U和H。解: 理想氣體恒壓降溫過(guò)程 n = 5mol CV,m = 5/2R Cp,m = 7/2RQp =H = n Cp,mT = 53.5R(50) = 7.275kJW =pambV =p(V2-V1) =(nRT2-nRT1) = 2.078kJU =HnRT = nCV,mT = 52.5R(-50) = 5.196kJ2.10 2mol某理想氣體,Cp,m=7/2R。由始態(tài)100kPa,50dm3,先恒容加熱使壓力升高至200kPa,再恒壓冷卻使體積縮小至25dm3。求整個(gè)過(guò)程的W,Q,H和U。解:過(guò)程圖示如下 由于,則,對(duì)有理想氣體和只是溫度的函數(shù) 該途徑只涉及恒容和恒壓過(guò)程,因此計(jì)算功是方便的 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 2.15 容積為0.1m3的恒容密閉容器中有一絕熱隔板,其兩側(cè)分別為0,4mol的Ar(g)及150,2mol的Cu(s)。現(xiàn)將隔板撤掉,整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,求末態(tài)溫度t及過(guò)程的H 。已知:Ar(g)和Cu(s)的摩爾定壓熱容Cp,m分別為20.786Jmol-1K-1及24.435 Jmol-1K-1,且假設(shè)均不隨溫度而變。 解: 恒容絕熱混合過(guò)程 Q = 0 W = 0由熱力學(xué)第一定律得過(guò)程 U=U(Ar,g)+U(Cu,s)= 0U(Ar,g) = n(Ar,g) CV,m (Ar,g)(t20) U(Cu,S) H (Cu,s) = n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)(t2150)解得末態(tài)溫度 t2 = 74.23又得過(guò)程 H =H(Ar,g) + H(Cu,s) =n(Ar,g)Cp,m(Ar,g)(t20) + n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)(t2150) = 2.47kJ或 H =U+(pV) =n(Ar,g)RT=48314(74.230)= 2.47kJ2.21 求1molN2(g)在300K恒溫下從2dm3可逆膨脹到40dm3時(shí)的體積功Wr。(1) 假設(shè)N2(g)為理想氣體;(2) 假設(shè)N2(g)為范德華氣體,其范德華常數(shù)見(jiàn)附錄。解: 題給過(guò)程為 n = 1mol應(yīng)用式(2.6.1) (1) N2(g)為理想氣體 p = nRT/V (2) N2(g)為范德華氣體 已知n=1mol a =140.810-3Pam6mol-2 b= 39.1310-6m3mol-1所以2.22 某雙原子理想氣體1mol從始態(tài)350K,200kPa經(jīng)過(guò)如下四個(gè)不同過(guò)程達(dá)到各自的平衡態(tài),求各過(guò)程的功W。(1) 恒溫下可逆膨脹到50kPa;(2) 恒溫反抗50kPa恒外壓不可逆膨脹;(3) 絕熱可逆膨脹到50kPa;(4) 絕熱反抗50kPa恒外壓不可逆膨脹。解: 雙原子理想氣體 n = 5mol; CV,m =( 5/2)R; Cp,m = (7/2)R 2.23 5mol雙原子理想氣體從始態(tài)300K,200kPa,先恒溫可逆膨脹到壓力為50kPa,再絕熱可逆壓縮到末態(tài)壓力200kPa。求末態(tài)溫度T及整個(gè)過(guò)程的W,Q,UH和H。解: 理想氣體連續(xù)pVT變化過(guò)程. 題給過(guò)程為由絕熱可逆過(guò)程方程式得 1) H 和 U 只取決于始末態(tài),與中間過(guò)程無(wú)關(guān)H = n Cp,mT = n Cp,m(T3-T1) = 21.21kJU = n CV,mT = n CV,m(T3-T1) = 15.15kJW2 =U = n CV,mT = n CV,m(T3-T2) = 15.15kJ W = W1 + W2 = 2.14kJ3) 由熱力學(xué)第一定律得 Q =UW = 17.29kJ2.27 已知水(H2O,l)在100的飽和蒸氣壓ps=101.325kPa,在此溫度、壓力下水的摩爾蒸發(fā)焓。求在100,101.325kPa下使1kg水蒸氣全部凝結(jié)成液體水時(shí)的W,Q,UH和H。設(shè)水蒸氣適用理想氣體狀態(tài)方程式。解: 題給過(guò)程的始末態(tài)和過(guò)程特性如下: n = m/M = 1kg/18.015gmol-1 = 55.509mol題給相變焓數(shù)據(jù)的溫度與上述相變過(guò)程溫度一致,直接應(yīng)用公式計(jì)算W=pambV =p(Vl-Vg )pVg = ng RT=172.2kJU = Qp + W =2084.79kJ2.28 已知100kPa下冰的熔點(diǎn)為0,此時(shí)冰的比熔化焓。水的平均比定壓熱容求在絕熱容器內(nèi)向1kg50的水中投入0.1kg0的冰后,系統(tǒng)末態(tài)的溫度。計(jì)算時(shí)不考慮容器的熱容。解:假設(shè)冰全部熔化,末態(tài)溫度為t:整個(gè)過(guò)程絕熱 H = H1 +H2 +H3其中 整理可得末態(tài)溫度 t = 38.212.30 蒸氣鍋爐中連續(xù)不斷地注入20的水,將其加熱并蒸發(fā)成180,飽和蒸氣壓為1.003Mpa的水蒸氣。求每生產(chǎn)1kg水蒸氣所需要的熱量。已知:水(H2O,l)在100的摩爾蒸發(fā)焓,水的平均摩爾定壓熱容,水蒸氣(H2O,g)的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關(guān)系見(jiàn)附錄。解: 2.31 100kPa下冰(H2O,s)的熔點(diǎn)為0.在此條件下冰的摩爾熔化焓。已知在-100范圍內(nèi)過(guò)冷水(H2O,l)和冰的摩爾定壓熱容分別為和。求在常壓及-10下過(guò)冷水結(jié)冰的摩爾凝固焓。解: 在100kPa、273.15K下,水和冰互相平衡,所以在100kPa、263.15K的過(guò)冷水凝固為冰就偏離了平衡條件,因此該過(guò)程為不可逆相變化,設(shè)計(jì)途徑如下:2.32 已知水(H2O,l)在100的摩爾蒸發(fā)焓,水和水蒸氣在25100范圍間的平均摩爾定壓熱容分別為和求在25時(shí)水的摩爾蒸發(fā)焓。解:由已知溫度的相變焓求未知溫度的相變焓,常壓下對(duì)氣體摩爾焓的影響通??梢院雎?,可直接應(yīng)用p68公式(2.7.4)2.34 應(yīng)用附錄中有關(guān)物質(zhì)在25的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù),計(jì)算下列反應(yīng)在25時(shí)的和。解: 題給各反應(yīng)的和分別計(jì)算如下:(1) (2) (3) 2.35 應(yīng)用附錄中有關(guān)物質(zhì)的熱化學(xué)數(shù)據(jù),計(jì)算25時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓, 要求: (1)應(yīng)用附錄中25的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù);(2)應(yīng)用附錄中25的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓的數(shù)據(jù).解: (1) 由得:(2) 先分別求出CH3OH(l)、HCOOCH3(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓. 應(yīng)用附錄查出在25時(shí) CH3OH(l)、HCOOCH3(l)的燃燒反應(yīng)分別為: 再應(yīng)用公式得:34- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
32 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開(kāi)word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 第五 物理化學(xué) 第二 習(xí)題 答案
鏈接地址:http://ioszen.com/p-1563047.html