物理化学 习题答案

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1、《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章热力学第一定律与热化学1.一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解：2.试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。证明：3.已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化：(1)在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想

2、气体；(2)在0oC、101.325kPa下变为冰。试求上述过程体系所作的体积功。解：(1)(2)4.若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。(1)Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。(2)若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1)Q－W与ΔU完全确定。(2)Q、W、Q－W及ΔU均确定。5.1mol理想气体从100oC、0.025m3经过下述四个过程变为100oC、0.1m3：(1)恒温可逆膨胀；(2)向真空膨胀；(3)恒外压为终态压力下膨

3、胀；(4)恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。求诸过程体系所做的体积功。解：(1)(2)(3)(4)6.在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体，圆筒内壁上绕有电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。若(1)选理想气体为体系；(2)选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零？解：(1)(2)7.在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为302

4、00cm3。求此过程的ΔH及ΔU。解：8.分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零?(1)理想气体自由膨胀(2)理想气体恒温可逆膨胀(3)理想气体节流膨胀(4)理想气体绝热反抗恒外压膨胀(5)水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系(6)水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)(7)在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为体系。解：(1)W＝0，Q＝0、、ΔU＝ΔH＝0(2)W>0，Q>0、ΔU

5、＝ΔH＝0(3)W＝0，Q＝0、ΔU＝ΔH＝0(4)W>0，Q＝0、ΔU<0、ΔH<0(5)W>0，Q>0、ΔU＝ΔH＝0(6)W>0，Q<0、ΔU<0、ΔH>0(7)W=0，Q=0、ΔU＝0、ΔH>09.已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-1，现将1mol的H2(g)从300K升至1000K，试求：(1)恒压升温吸收的热及H2的ΔH；(2)恒容升温吸收的热及H2的ΔU。解：(1)=20620.53J（2）=14800J10

6、.在在0℃和506.6kPa条件下，2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa，求Q,W,△U,△H。（1）可逆膨胀；（2）对抗恒外压101.325kPa膨胀。解：（1）W=＝1629J△U=0,Q＝1629J(2)W=P外△V=101325×（）＝809.586J△H=△U=0Q=809.586J11.(1)在0℃和506.6kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q、W、△U、△H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1.(2)若在373K、101

7、.325kPa下的水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述个量又如何？（假设水蒸汽可视为理想气体）。解：（1）相变在恒温恒压且非体积功为零下进行，故△H＝QP＝40.7KJW＝P0（Vg－V1）(2)该相变相真空进行为不可逆相变，Pe＝0，W＝0。因为（2）的始，终态同（1）所以△H，△U与（1）相同，即△H=40.7KJ,△U=37.6KJ,Q=37.6KJ.12.1mol单原子理想气体，始态压力为202.65kPa，体积为11.2dm3，经过pT为（1）终态的体积与温度（2）体系的△U及△H

8、；（3）该过程体系所作的功。解：（1）（2）△U＝3/2×8.314×（136.5-273）＝-1702J△H=5/2×8.314×（136.5－273）＝-2837J(3)PT=B,P=B/TV=RT/P=RT2/B,Dv=（2RT/B）DtW＝2×8.314×（136.5-273）＝-2270J13.某理想气体的CV,M=20.92J·K-1·mol-1，现将1mol的该理想气体于27℃、101.325kPa时受某恒外压恒温压缩至平衡态，再将此平衡态恒容升温至97℃，此时压力为1013.25