【9A文】物理化学答案

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1、【MeiWei_81重点借鉴文档】第二章热力学第一定律2.11mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。解:n=1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体,W=－pambΔV=－p(Vl-Vg)≈pVg=nRT=3.102kJ2.2始态为25℃，200kPa的5mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到-28.47℃，100kPa，步骤的功；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。解：先确定系统的始

2、、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2.3某理想气体Cv,m=1.5R。今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。解:理想气体恒容升温过程n=5molCV,m=3/2RQV=ΔU=nCV,mΔT=5×1.5R×50=3.118kJW=0ΔH=ΔU+nRΔT=nCp,mΔT【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】=n(CV,m+R)ΔT=5×2.5R×50=5.196kJ2.42mol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。

3、求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。解：过程图示如下由于，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根据热力学第一定律2.51mol某理想气体于27℃、101.325kPa的始态下，现受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0℃、250.00kPa。求过程的W、Q、△U、△H。已知气体的CV,m=20.92J·K·mol-1。【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】2.6【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】2.7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℃，4

4、mol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。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，，则2.8单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数，始态温度，压力。今该混合气体绝热反抗恒外压膨胀到平衡态。求末态温度及过程的。解：过程图示如下分析：因为是绝热过程，过程热力学能的变化

5、等于系统与环境间以功的形势所交换的能量。因此，单原子分子，双原子分子由于对理想气体U和H均只是温度的函数，所以【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】2.9在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持在100kPa不变。今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态的温度T及过程的。解：过程图示如下假定将绝热隔板换为导热隔板，达热平衡后，再移去隔板使其混合，则由于外压恒定，求功是方便的由于汽缸为绝热，因此【MeiWe

6、i_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】2.10已知水（H2O,l）在100℃的饱和蒸气压，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。求在在100℃，101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的。设水蒸气适用理想气体状态方程式。解：该过程为可逆相变2.11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。试分别求算下列两过程的W，Q，ΔU和ΔH。（水蒸气可按理想气体处理）（1）在100℃,101.325kPa条件下，1kg水蒸发为水蒸气（2）在恒定100℃的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压

7、力恰好为101.325kPa。解:（1）题给过程的始末态和过程特性如下：n=m/M=1kg/18.015g·mol-1=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n（ΔvapHm）=2257kJW=－pambΔV=－p(Vg-Vl)≈-pVg=-ngRT=-172.2kJΔU=Qp+W=2084.79kJ（2）真空容器中W=0kJ【MeiWei_81重点借鉴文档】【MeiWei_81重点借鉴文档】2.12已知100kPa下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓热J·g-1.