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1、热力学基本定律练习题1-10.1kgC6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6)=30.80kJmol-1。试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。解：等温等压相变。n/mol=100/78,ΔH=Q=n=39.5kJ,W=-nRT=-3.77kJ,ΔU=Q+W=35.7kJ 1-2设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其Cp,m为29.29JK-1·mol-1。)解：理想气体等压升温（n变）。,=1.2×107J1-32mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外
2、压绝热膨胀到。计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp,m=2.5R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0。ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1),因V2=nRT2/p2,V1=nRT1/p1，求出T2=384K。ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ，ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-8.98kJ 1-4在298.15K，6×101.3kPa压力下，1mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。(已知Cp,m=2.5
3、R)。解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3,过程方程p11-γT1γ=p21-γT2γ,T2=145.6K,ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-1.9kJ,ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1)，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝-1.24kJ，ΔH＝-2.07kJ。 1-51mol水在100℃，下变成同温同压下的水蒸气(视水蒸气为理想气体)，然后等温可逆膨胀到0.5，计算全过程的ΔU，ΔH。已知Hm(H2O,373.15K,)=40.67kJmol-1。解：过程为等温等压
4、可逆相变＋理想气体等温可逆膨胀，对后一步ΔU，ΔH均为零。ΔH＝Hm=40.67kJ，ΔU=ΔH–Δ(pV)=37.57kJ1-6某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K时取出一样品，从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度下降21K。能否判断容器中是何种气体?(若设单原子气体的CV,m=1.5R，双原子气体的CV,m=2.5R).解：绝热可逆膨胀:T2=277K,过程方程T1V1γ-1=T2V2γ-1,求出γ=7/5,容器中是N2.1-71mol单原子理想气体(CV,m=1.5R)，温度为273K，体积为22.4dm3，经由A途径变化到温度为546K、体积仍
5、为22.4dm3；再经由B途径变化到温度为546K、体积为44.8dm3；最后经由C途径使系统回到其初态。试求出：(1)各状态下的气体压力；(2)系统经由各途径时的Q，W，ΔU，ΔH值；(3)该循环过程的Q,W，ΔU，ΔH。解：A途径:等容升温，B途径等温膨胀，C途径等压降温。(1)p1=,p2=2,p3=(2)理想气体:ΔU＝nCV,mΔT,ΔH＝nCp,mΔT.A途径,W=0,Q=ΔU,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.40kJ,0,3.40kJ,5.67kJB途径,ΔU＝ΔH=0,Q=-W,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.15kJ,-3.15kJ,0,0;C途径
6、,W=-pΔV,Q=ΔU–W,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于-5.67kJ,2.27kJ,-3.40kJ,-5.67kJ(3)循环过程ΔU=ΔH=0,Q=-W=3.40+3.15+(-5.67)=0.88kJ 1-82mol某双原子分子理想气体,始态为202.65kPa,11.2dm3,经pT=常数的可逆过程,压缩到终态为405.20kPa.求终态的体积V2温度T2及W,ΔU,ΔH.(Cp,m=3.5R).解：p1T1=p2T2,T1=136.5K求出T2=68.3K,V2=2.8dm3,ΔU＝nCV,mΔT=-2.84kJ,ΔH＝nCp,mΔT=-3.97kJ,δW=
7、-2nRdT,W=-2nRΔT=2.27kJ 1-92mol,101.33kPa,373K的液态水放入一小球中,小球放入373K恒温真空箱中。打破小球,刚好使H2O(l)蒸发为101.33kPa,373K的H2O(g)(视H2O(g)为理想气体)求此过程的Q,W,ΔU,ΔH;若此蒸发过程在常压下进行,则Q,W,ΔU,ΔH的值各为多少?已知水的蒸发热在373K,101.33kPa时为40.66kJmol－1。解：101.33kPa,373KH2O(l)→H2O(g)(1)等温等压可逆相变,ΔH=Q=nHm=81.3kJ,W=-nRT=-6.
