物理化学例题讲解

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1、例题例1．1mol理想气体由1013.25kPa、5dm3、609K恒外压101.325kPa绝热膨胀至压力等于外压，求终态的温度（已知）。解题思路：恒外压绝热膨胀过程不是可逆绝热膨胀过程（这是一个常见过程），因此不能应用理想气体的可逆绝热过程方程来求终态的温度。本题可应用热力学第一定律列方程，解未知数，从而求得终态温度。解：解得：T2=390K18例2．1mol理想气体自27℃、101.325kPa受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温至97℃，则压力升到1013.25kPa。求整个过程的W、Q、ΔU及ΔH，

2、已知Cv,m=20.92J·mol-1·K-1。解：题给过程可表示为：1mol理想气体t1=27℃p1=101.325kPaV11mol理想气体t'1=27℃p'1=pambv'11mol理想气体t2=97℃p2=1013.25kPav2恒温恒外压恒容（2）18Q=ΔU―W=(1464―17740)J=―16276J183．5mol范德华气体，始态为400K，10dm3，经绝热自由膨胀至50dm3。求终态的温度和过程的焓变。已知CV,m=（25.104+8.368×10-3T）J·K-1·mol-1，a=1.01Pa

3、·m6·mol-2，b=1.5×10-6m3mol-1，。解题思路：本题解法与上题类似，但应注意，本题的研究对象为真实气体（范德华气体），因此U=U(T,V)。解：ΔU=Q+W=0+0=0对于真实气体U=U（T，V）对于范德华气体18积分得：解方程得：T2=386K184．有一系统如图所示，在绝热条件下抽去隔板使两气体混合。试求混合过程的Q、W、ΔU、ΔH（设O2和N2均为理想气体）。181molO2（g）1molN2（g）25℃，25℃VV解题思路：气体的混合过程情况比较复杂，为了简化问题，可将两种气体合起来选作系统

4、。解：混合过程表示如下：1molO2(g)+1molN2(g)T,2V1molO2(g)1molN2(g)25℃25℃VV绝热恒容取两种气体为系统，因为绝热，所以Q=0。又因系统的体积不变，所以W=0。由热力学第一定律得ΔU=Q+W=0+0=0。而ΔU=nCv,mΔT，故可得ΔT=0，则18ΔH=nCp,mΔT=0。5．（1）1g水在100℃、101.325kPa下蒸发为水蒸汽，吸热2259J，求此过程的Q、W、ΔU和ΔH。（2）始态同上，当外压恒为50.6625kPa时将水等温蒸发，然后将此50.6625kPa、10

5、0℃的1g水蒸汽缓慢加压变为100℃，101.325kPa的水蒸汽，求此过程总的Q、W、ΔU和ΔH。（3）始态同上，将水恒温真空蒸发成100℃、101.325kPa的水蒸汽，求此过程的Q、W、ΔU和ΔH。18解题思路：Q、W是途径函数，要依实际途径进行计算。ΔU、ΔH是状态函数的增量，只与始终态有关，而与途径无关。解：三个过程表示如下：恒温可逆恒温恒外压1gH2O(g)p’=50.6625kPaT’=373.15KVg’（2）1gH2O(g)p2=101.325kPaT2=373.15KVg1gH2O(l)p1=101

6、.325kPaT1=373.15KVl恒温恒压（1）恒温自由（3）（1）过程恒压且非体积功为零，所以Qp=ΔH=2259J18(2)ΔU=2086.8JQ=ΔU－W=[2086.8－（－52.9）]J=2139.7JΔH=2259J（3）W=0，ΔU=2086.8J，Q=ΔU―W=2086.8J，ΔH=2259J186．反应在298K时的热效应=―285.84kJ·mol-1。试计算反应在800K时的热效应（800）。已知H2O（l）在373K,pθ下的蒸发热为40.65kJ·mol-1，Cθp,m(H2)=(29.0

7、7―0.84×10-3T)J·mol-1·K-1，Cθp,m(O2)=(36.16+0.85×10-3T)J·mol-1·K-1，Cθp,m(H2O,l)=75.26J·mol-1·K-1，Cθp,m(H2O,g)=(30.0+10.71×10-3T)J·mol-1·K-1。18解：在指定的始终态间设计如下过程：H2O(g)800K,标准态H2(g)+O2(g)800K,标准态ΔrHm(800K)ΔH4H2O(g)373K,标准态ΔH1ΔH3H2O(l)373K,标准态18ΔH2H2O(l)298K,标准态H2(g)+

8、O2(g)298K,标准态（298）7．已知CO2（g）的焦耳—汤姆逊系数18，Cp,m=36.61J·K-1·mol-1，求在25℃时，将50gCO2（g）由101.325kPa等温压缩到1013.25kPa时的ΔH。解题思路：解法一：H为状态函数，其变化值与途径无关。50gCO2（g）T、1013.25kPa逆焦—汤过程ΔH1