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物理化学第一、二章习题+答案

第一章 气 体

1 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接细管中气体。

解:由题给条件知,(1)系统物质总量恒定;(2)两球中压力维持相同。

2 一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量的水。但容器于300 K 条件下大平衡时,容器内压力为 kPa 。若把该容器移至 K 的沸水中,试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水的任何体积变化。300 K 时水的饱和蒸气压为 kPa 。 解:将气相看作理想气体,在300 K 时空气的分压为

由于体积不变(忽略水的任何体积变化), K 时空气的分压为

由于容器中始终有水存在,在 K 时,水的饱和蒸气压为 kPa ,系统中水蒸气的分压为 kPa ,所以

系统的总压

()()K 15.373,O H P air P P 2+=

= + KPa =

第二章 热力学第一定律

1. 1mol 理想气体经如下变化过程到末态,求整个过程的W 、Q 、△U 、△H

.解:

K

nR V P T K nR V P T K

nR V P T 7.243314

.81101105.20262437314

.811010105.20267.243314

.8110101065.2023

33333

32223

3111=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯==---

恒容升温过程:W 1= 0 J

恒压压缩过程:W 2= -P 外(V 3-V 1) = ×103×(1-10)×10-3= kJ

恒容

1 mol 理想气体

P 2= KPa V 2=10dm 3

T 2=

1 mol 理想气体

P 1= KPa V 1=10 dm 3 T 1=

1 mol 理想气体

P 3= KPa V 3=1 dm 3 T 3=

恒压

J W W W k 24.1821=+=

T 3=T 1, ()()J 0T T C n H J 0T T C n U 13m .P 13m .v =-⋅⋅=∆=-⋅⋅=∆, 根据热力学第一定律J W U Q 8.24k 1-24.18-0==-∆=

2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol ,0 °C 的单原子理想气体A ,压力与恒定的环境压力相 等;隔板的另一侧为6 mol ,100 °C 的双原子理想气体B ,其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板,求系统达平衡时的T 及过程的。

解:过程图示如下

显然,在过程中A 为恒压,而B 为恒容,因此

同上题,先求功

同样,由于汽缸绝热,根据热力学第一定律

3. 1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ,求此过程的Q 、W 、U 、H 。已知此理想气体C p ,m = J·K -1·mol -1。

解:W =-p (V 2-V 1) = nR (T 1-T 2) =1××(300-600)=

U = nC V ,m (T 2-T 1) =1× 6506J

H = nC p ,m (T 2-T 1) =1××(600-300) = 9000J Q p =H =9000J

4. 5 mol 双原子气体从始态300 K ,200 kPa ,先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa ,在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa 。求末态温度T 及整个过程的及

解:过程图示如下

要确定

,只需对第二步应用绝热状态方程

,对双原子气体

因此

由于理想气体的U 和H 只是温度的函数,

整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。而第一步为恒温可逆

5. 1 mol 某理想气体于27℃,的始态下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态,再恒容升温至℃,。

求整个过程的 。已知气体的C V,m = .

解:

1 mol 理想气体

P 2= V 2=V 3

T 2=27℃

1mol 理想气体

P 1= V 1=

T 1=27℃

4 mol 理想气体 P 3=250KPa V 3=

T 3=97℃

kPa 717.20210231.1

15.300314.81V

nRT P m 10231.110

25015

.370314.81P nRT V V m 10462.2101325

15

.300314.81P nRT V 2

222323

33323

2111=⨯⨯⨯==

⨯=⨯⨯⨯===⨯=⨯⨯==

--- 对有理想气体和

只是温度的函数

()()()()kJ

046.2270.97)314.892.20(1T T C n H kJ 464.1270.9792.201T T C n U 13m .P 13m .v =-⨯+⨯=-⋅⋅=∆=-⨯⨯=-⋅⋅=∆

该途径只涉及恒压和恒容过程,W 2=0 J

()()()kJ

495.210

462.2231.1202717V V P V V P W W W W 2

12212121=⨯-⨯-=--=--==+=-外

根据热力学第一定律

kJ 031.1W U Q -=-∆=

6. 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,活塞左、右两侧分别为50 dm 3的

单原子理想气体A 和50 dm 3的双原子理想气体B 。两气体均为0℃,100 kPa 。A 气体内部有一体积

和热容均可忽略的电热丝。现在经过通电极其缓慢加热左侧气体A ,使推动活塞压缩右侧气体B 到最终压力增至200 kPa 。

求: (1)气体B 的末态温度 T B (2)气体B 得到的功W B ;

(3)气体A 的末态温度T A (4)气体A 从电热丝得到的热Q A 。

解:由于加热缓慢,B 可看作经历了一个绝热可逆过程,B 为双原子理想气体,γ=7/5 设初始温度为T ,初始压力为P K P P T T B B 97.33210020015.2737

2

1

=⎪⎭

⎝⎛⨯=⎪⎭

⎝⎛⋅=-γ

γ

功用热力学第一定律求解

气体A 的末态温度可用理想气体状态方程直接求解,

将A 与B 的看作整体,W = 0,因此

7. 1mol 300 K 、1 MPa 的单原子理想气体,绝热恒外压膨胀到压力为 MPa 的末态,计算整个过程的

Q 、W 、△U 、△H 。

解:绝热恒外压膨胀,Q=0 J ,W=△U

()()()()()()()()kJ

995.1T T C n H kJ 197.1300204471.121T T C n U W K

204T 300T 471.12T 30012.0314.8T T C T T P P R ,T T C n U T T P P nR P nRT P nRT P V V P V V P W 12m .P 12m .V 22212m ,V 21

1212m .V 21

12112

2212212-=-⋅⋅=∆-=-⨯⨯=-⋅⋅=∆==⇒-⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛-⨯⨯⇒-⋅=⎪⎪⎭

⎝⎛-⋅-⋅⋅=∆=⎪⎪⎭⎫

⎝⎛-⋅⋅=⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛-⋅-=-⋅-=-⋅-=外

8. 1 mol 100℃的水置于带活塞的汽缸中,恒定外压在101325Pa ,加热使水转变为100℃的水蒸汽,过程吸热。若水蒸汽可视为理想气体,水的体积相对水蒸气而言可忽略。计算整个过程的Q 、W 、△U 、△H 。

解:100℃, 下水转变为水蒸气为可逆相变 Q = kJ

J

301215.373314.81RT n V P )V V (P V P W g g l g -=⨯⨯-=-=⋅-=-⋅-=∆⋅-=外外

J k 63.37kJ )01.364.40(W Q U =-=+=∆

9. 已知100℃,101325Pa 的恒温恒压下,1 mol 水过程吸热。试求1 mol 水100℃,101325Pa 转变为同样温度,压力为的水蒸气,求过程的△U 、△H 。水蒸汽可视为理想气体,水的体积相对水蒸气而言可忽略。

解:设计如图所示的另一条途径计算状态函数变化量△U ,△H

恒T 1 mol H 2O(l) P= KPa T=100℃

1 mol H 2O(g) P= KPa T=100℃

1 mol H 2O(g) P= KPa T=100℃

恒T 、恒P 可逆相变 恒T 膨胀

△U ,△H

恒T、恒P可逆相变过程,△H1=Q1 = kJ

J

3012

15

.

373

314

.8

1

RT

n

V

P

)

V

V

(

P

V

P

W

g

g

l

g

1

-

=

-

=

-

=

-

=

-

-

=

∆⋅

-

=

J k

63

.

37

W

Q

U

1

1

1

=

+

=

水蒸气可视为理想气体,则恒温膨胀过程△U2=△H2 =0

J k

64

.

40

H

H

H

,J k

63

.

37

U

U

U

2

1

2

1

=

+

=

=

+

=

10. 100 kPa下,冰(H2O, s)的熔点为0 °C。在此条件下冰的摩尔融化热

。已知在-10 °C ~ 0 °C范围内过冷水(H2O, l)和冰的摩尔定压热容分别为和。求在常压及-10 °C下过冷水结冰的摩尔凝固焓。

解:过程图示如下

平衡相变点,因此

11.应用附录中有关物质在25 °C的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应在25 °C时的及

(1)

(2)

(3)

解:查表知

NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)

NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(s)CO(g)

(1)

(2)

(3)

△U1,△H1△U2,△H2

12 应用附录中有关物质的热化学数据,计算 25 °C 时反应

的标准摩尔反应焓,要求:

(1) 应用25 °C 的标准摩尔生成焓数据;

已知()1

3f 07.379,-Θ

⋅-=∆mol

KJ l HCOOCH H m

(2) 应用25 °C 的标准摩尔燃烧焓数据。

解: 查表知

Compound

0 因 此,由标准摩尔生成焓

()()()()1

m

m 41.47366.238207.379830.2852-Θ

Θ⋅-=-⨯--+-⨯=∆=∆∑mol KJ B H n H f B

B 由标 准摩尔燃烧焓

()(){}1

m

c m 52.47351.72625.979--Θ

Θ⋅-=-⨯---=∆=∆∑mol KJ B H n H B

B

13.已知25 °C 甲酸甲脂(HCOOCH 3, l )的标准摩尔燃烧焓

,甲酸(HCOOH,

l )、甲醇(CH 3OH, l )、水(H 2O, l )及二氧化碳(CO 2, g )的标准摩尔生成焓

分别为

及。应用这些数据求25 °C 时下列

反应的标准摩尔反应焓。

解:显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH 3, l )的标准摩尔生成焓

物理化学第四版上册课后答案天津大学第一章气体PVT关系

第一章习题解答 1.1物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下: 试导出理想气体的、与压力、温度的关系 解:对于理想气体:PV=nRT , V= nRT/P 求偏导: 1.2 气柜储存有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H3Cl)气体300m3,若以每小时90kg的流量输往使用车间,试问储存的气体能用多少小时? 解:将氯乙烯(M w=62.5g/mol)看成理想气体:PV=nRT , n= PV/RT n=121600300/8.314300.13 (mol)=14618.6mol m=14618.662.5/1000(kg)=913.66 kg t=972.138/90(hr)=10.15hr 1.3 0℃,101.325kPa的条件常称为气体的标准状况,试求甲烷在标准状况下的密度? 解:将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体:PV=nRT , PV =mRT/ M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w/RT

=101.32516/8.314273.15(kg/m3) =0.714 kg/m3 1.4 一抽成真空的球形容器,质量为25.0000g。充以4℃水之后,总质量为125.0000g。若改充以25℃,13.33kPa的某碳氢化合物气体,则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度按1 g.cm-3计算。 解:球形容器的体积为V=(125-25)g/1 g.cm-3=100 cm3 将某碳氢化合物看成理想气体:PV=nRT , PV =mRT/ M w M w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)8.314300.15/(1333010010-6) M w =30.51(g/mol) 1.5 两个容器均为V的玻璃球之间用细管连接,泡内密封着标准状况下的空气。若将其中一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接细管中的气体体积,试求该容器内空气的压力。 解:因加热前后气体的摩尔数不变: 加热前:n=2 P1V/RT1 加热后:n=P1V/RT1PV/RT2 列方程:2 P1V/RT1=P1V/RT1PV/RT2 P=2 T2P1/( T1T2)=2373.15100.325/(373.15 273.15)kPa=115.47kPa 1.6 0℃时氯甲烷(CH3Cl)气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ/p~p图,用外推法求氯甲烷的相对分子质量。

物理化学习题及答案

第一章热力学第一定律 选择题 1.热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化答案:D 2.关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义 (C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案:B 2.关于焓的性质, 下列说法中正确的是() (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案:D。因焓是状态函数。 3.涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案:D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV),可以看出若Δ(pV)<0则ΔH<ΔU。 4.下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数() (A) 理想溶液(B) 稀溶液(C) 所有气体(D) 理想气体答案:D 5.与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是() (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案:A。按规定,标准态下最稳定单质的生成热为零。 6.dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是() (A) 等容过程 (B)无化学反应和相变的等容过程 (C) 组成不变的均相系统的等容过程 (D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案:D 7.下列过程中, 系统内能变化不为零的是() (A) 不可逆循环过程 (B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程 (D) 纯液体的真空蒸发过程 答案:D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外,向真空蒸发是不做功的,W=0,故由热力学第一定律ΔU=Q+W得ΔU=Q,蒸发过程需吸热Q>0,故ΔU>0。 8.第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 答案:A

物理化学第一、二章习题+答案

第一章 气 体 1 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接细管中气体。 解:由题给条件知,(1)系统物质总量恒定;(2)两球中压力维持相同。 2 一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量的水。但容器于300 K 条件下大平衡时,容器内压力为 kPa 。若把该容器移至 K 的沸水中,试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水的任何体积变化。300 K 时水的饱和蒸气压为 kPa 。 解:将气相看作理想气体,在300 K 时空气的分压为 由于体积不变(忽略水的任何体积变化), K 时空气的分压为 由于容器中始终有水存在,在 K 时,水的饱和蒸气压为 kPa ,系统中水蒸气的分压为 kPa ,所以 系统的总压 ()()K 15.373,O H P air P P 2+= = + KPa = 第二章 热力学第一定律 1. 1mol 理想气体经如下变化过程到末态,求整个过程的W 、Q 、△U 、△H .解: K nR V P T K nR V P T K nR V P T 7.243314 .81101105.20262437314 .811010105.20267.243314 .8110101065.2023 33333 32223 3111=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯==--- 恒容升温过程:W 1= 0 J 恒压压缩过程:W 2= -P 外(V 3-V 1) = ×103×(1-10)×10-3= kJ 恒容 1 mol 理想气体 P 2= KPa V 2=10dm 3 T 2= 1 mol 理想气体 P 1= KPa V 1=10 dm 3 T 1= 1 mol 理想气体 P 3= KPa V 3=1 dm 3 T 3= 恒压

物理化学各章复习题 附答案

第一章化学热力学基础 1.4 练习题 1.4.1 判断题 1.可逆的化学反应就是可逆过程。 2.Q和W不是体系的性质,与过程有关,所以Q + W也由过程决定。 3.焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的,所以只有定压过程才有焓变。 4.焓的增加量DH等于该过程中体系从环境吸收的热量。 5.一个绝热过程Q = 0,但体系的DT不一定为零。 6.对于一定量的理想气体,温度一定,热力学能和焓也随之确定。 7.某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态,这两过程的Q、W、DU与DH是相等的。 8.任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 9.功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。 10.不可逆过程的熵变是不可求的。 11.某一过程的热效应与温度相除,可以得到该过程的熵变。 12.在孤立体系中,一自发过程由A→B,但体系永远回不到原来状态。 13.绝热过程Q = 0,即,所以d S = 0。 14.可以用一过程的熵变与热温熵的大小关系判断其自发性。 15.绝热过程Q = 0,而由于DH = Q,因而DH等于零。 16.按Clausius不等式,热是不可能从低温热源传给高温热源的。 17.在一绝热体系中,水向真空蒸发为水蒸气 <以水和水蒸气为体系>,该过程W>0,DU>0。 18.体系经过一不可逆循环过程,其DS体>0。 19.对于气态物质,C p-C V = n R。 20.在一绝热体系中有一隔板,两边分别是空气和真空,抽去隔板,空气向真空膨胀,此时Q = 0,所以DS=0。 1.4.2 选择题 1.273K, p q时,冰融化为水的过程中,下列关系式正确的有. A.W<0 B. DH = Q P C. DH<0 D. DU<0 2.体系接受环境作功为160J,热力学能增加了200J,则体系. A.吸收热量40J B.吸收热量360J C.放出热量40J D.放出热量360J 3.在一绝热箱,一电阻丝浸入水中,通以电流。若以水和电阻丝为体系,其余为环 境,则. A.Q> 0,W = 0,DU > 0 B.Q =0,W = 0,DU > 0 C.Q = 0,W> 0,DU > 0 D.Q< 0,W = 0,DU < 0 4.任一体系经一循环过程回到始态,则不一定为零的是. A.DG B.DS C.DU D.Q 5.对一理想气体,下列哪个关系式不正确. A. B. C. D. 6.当热力学第一定律写成d U = δQ–p d V时,它适用于. A.理想气体的可逆过程 B.封闭体系的任一过程 C.封闭体系只做体积功过程 D.封闭体系的定压过程 7.在一绝热钢壁体系,发生一化学反应,温度从T1→T2,压力由p1→p2,则. A.Q>0,W>0,DU > 0 B.Q = 0,W<0,DU <0 C.Q = 0,W>0,DU >0 D.Q = 0,W = 0,DU = 0 8.理想气体混合过程中,下列体系的性质,不正确的是. A.DS>0 B.DH =0 C.DG = 0 D. DU = 0 9.任意的可逆循环过程,体系的熵变. A.一定为零 B.一定大于零 C.一定为负 D.是温度的函数 10.一封闭体系,从A→B变化时,经历可逆〔R〕和不可逆途径,则.

北京师范大学物理化学习题答案

物理化学练习题 (上册) 北京师范大学化学学院

第一章 热力学第一定律及热化学 一.判断题:正确划(√),错误划(×) ( × ) 1.凡是体系的温度升高时,就一定吸热,而温度不变时,则体系既不 吸热,也不放热。 ( × ) 2.对于一定量的气体,温度一定,内能就一定。 ( √ ) 3.状态一定,焓值就一定,状态变化了,焓也一定变。 ( × ) 4.W = (P 1V 1 – P 2V 2)/(γ- 1),此公式是在绝热可逆条件下推出的,所以 此公式只能在绝热条件下使用。 ( √ ) 5.ΔH = ΔU + Δ(PV)适用于封闭体系中任何过程的ΔH 的计算。 ( × ) 6.1摩尔乙醇在恒温下变为蒸气,假定为理想气体,因该过程温度未 变,故ΔU = 0,ΔH = 0。 ( × ) 7.因为恒压热容大于恒容热容,所以化学反应的等压热效应必定大于 化学反应的等容热效应。 ( × ) 8.标准状态下,反应:CH 2OH(g)+O 2 (g) CO 2(g)+2H 2O(g) φm r H ? =-393kJ ·mol -1,此φm r H ?值就是甲醇的燃烧热。 ( × ) 9.标准状况下,C(金刚石)+O 2→CO 2(g)的反应热,既是金刚石的燃烧 热,也是的CO 2生成热。 ( × ) 10.在标准压力和298K 下,某电池反应放出的热量为350kJ ·mol -1, 则该反应的ΔH (298)=-350 kJ ·mol -1。 (√ ) 11.化学反应的反应进度的单位是mol ,其值与反应方程式的写法有关。 (× ) 12.对于某化学反应,若已知反应的ΔC p >0,则反应的ΔH 随温度升高 而减少。 (√ ) 13.对含有放射性物质蜕变反应的热效应,不能用下列公式计算: φm r H ?=[(Συφm f H ?)p -(Συφm f H ?)r ],(下角标p 表示产物,r 表示反应物)。 (√ ) 14.1mol 单原子理想气体(C v ·m = 3R/2),温度从300K 绝热压缩到500K ,

(完整版)物理化学课后答案-热力学第一定律

欢迎共阅 第二章热力学第一定律 【复习题】 【1】判断下列说法是否正确。 (1)状态给定后,状态函数就有一定的值,反之亦然。 (2)状态函数改变后,状态一定改变。 (3)状态改变后,状态函数一定都改变。 (4)因为△ U=Q v, △H =Q p,所以Q v,Q p是特定条件下的状态函数。 (5)恒温过程一定是可逆过程。 (6)汽缸内有一定量的理想气体,反抗一定外压做绝热膨胀,则△H= Q p=0。 (7)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。 (8)系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ,若△T=0 ,则Q=0 ,无热量交换。 (9)在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,使其温度上升,则△H = Q p = 0。 (10)理想气体绝热变化过程中,W=△U,即W R=△U=C V△T,W IR=△U=C V△T,所以W R=W IR 。 (11)有一个封闭系统,当始态和终态确定后; (a)若经历一个绝热过程,则功有定值; (b)若经历一个等容过程,则Q 有定值(设不做非膨胀力);(c)若经历一个等温过程,则热力学能有定值;(d)若经历一个多方过程,则热和功的代数和有定值。 (12)某一化学反应在烧杯中进行,放热Q1,焓变为△ H 1,若安排成可逆电池,使终态和终态都相同,这时放热Q2,焓变为△ H2,则△ H1=△H 2。 【答】(1)正确,因为状态函数是体系的单质函数,体系确定后,体系的一系列状态函数就确定。相反如果体系的一系列状态函数确定后,体系的状态也就被惟一确定。 (2)正确,根据状态函数的单值性,当体系的某一状态函数改变了,则状态函数必定发生改变。 (3)不正确,因为状态改变后,有些状态函数不一定改变,例如理想气体的等温变化,内能就不变。(4)不正确,ΔH=Qp,只说明Qp 等于状态函数H 的变化值ΔH,仅是数值上相等,并不意味着Qp 具有状态函数的性质。ΔH=Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下,Qp 的数值等于体系状态函数H 的改变,而不能认为Qp 也是状态函数。

物理化学习题答案(1-5章)

第一章 热力学定律 思考题 1. 设有一电炉丝浸入水槽中(见下图),接上电源,通以电流一段时间。分别按下列几种情况 作为体系,试问ΔU 、Q 、W 为正、为负,还是为零? ①以水和电阻丝为体系; ②以水为体系; ③以电阻丝为体系; ④以电池为体系; ⑤以电池、电阻丝为体系; ⑥以电池、电阻丝和水为体系。 答:该题答案列表如下。 2. 任一气体从同一始态出发分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀达到体积相同的终态,终态压力相同吗? 答:不同。膨胀到相同体积时,绝热可逆与绝热不可逆的终态温度和压力不同。 3. 熵是量度体系无序程度大小的物理量。下列情况哪一种物质的摩尔熵值更大? (1)室温下纯铁与碳钢; (2)100℃的液态水与100℃的水蒸气; (3)同一温度下结晶完整的金属与有缺陷的金属;(4)1000℃的铁块与1600℃铁水。 答:温度相同的同一种物质,气、液、固态相比(例如水蒸气、液态水和冰相比),气态的微观状态数最大,固态的微观状态数最小,液态居中,因此,摩尔熵气态最大,液态次之,固态最小;同类物质,例如,氟、氯、溴、碘,分子量越大摩尔熵越大;分子结构越复杂熵越大;分子构象越丰富熵越大;同素异形体或同分异构体的摩尔熵也不相同。 (1)、(2)、(3)和(4)均是后者摩尔熵值大。 4. 小分子电解质的渗透压与非电解质的渗透压哪个大?为什么?电解质的稀溶液是否有依数性?其渗透压公式是怎样的? 答:非电解质的渗透压大。因为非电解质不能电离,通过半透膜的几率就小,这样就造成膜两侧的浓差增大,使渗透压增大。小分子电解质的稀溶液有依数性,但不显著。稀溶液以浓度代替活度,()RT RT 212c 1c 1c 2c +=∆=π,若c 1>>c 2,RT 1c 2=π;若c 2>>c 1,RT 1c =π,c 1、c 2分别为溶液一侧和溶剂一侧的浓度。 5. 下列物理量中,哪一组是广度性质的状态函数? (1). C p ,C v ,S ,H m (2). U m ,T ,P ,V m (3). V m ,H m ,μ,U (4). H ,V ,U ,G 答:(4)组,即H ,V ,U ,G 是广度性质的状态函数。 6. 回答下列问题: (1)在水槽中放置一个盛水的封闭试管,加热水槽中的水,使其达到沸点。试问试管中的水是否沸腾?为什么? (2)可逆热机的效率最高.在其它条件都相同的前提下,用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快,何故? (3)锌和硫酸反应:a)在敞口瓶中进行;b)在封口瓶中进行。何者放热多?为何?

[理学]物理化学答案——第一章-热力学第一定律

第一章 热力学第一定律 一、基本公式和基本概念 基本公式 1. 功 'W W W δδδ=+体积,W 体积:体积功;'W :非体积功 热力学中体积功为重要的概念: W p dV δ=-外体积 本书规定:系统对环境做功为负,相反为正。 如果p 外的变化是连续的,在有限的变化区间可积分上式求体积功 d W p V =-⎰外 在可逆过程中,可用系统的压力p 代替外压p 外,即p p =外 d W p V =-⎰ 一些特定条件下,体积功计算如下: 恒外压过程 W p V =-∆外 定容过程 d 0W p V =-=⎰ 外 理想气体定温可逆过程 2 1 2112 ln ln V V V p W pdV nRT nRT V p =- =-=-⎰ 理想气体自由膨胀(向真空膨胀)过程 0W = 2. 热力学第一定律 U Q W ∆=+ 3. 焓 H U pV ≡+ 焓是状态函数,容量性质,绝对值无法确定。理想气体的热力学能和焓只是温度的单值函 数。 4. 热容 Q C dT δ= (1)定压热容 ( )p p p Q H C dT T δ∂==∂ 注意:( )p p H C T ∂=∂的适用条件为封闭系统,无非体积功的定压过程。而对于理想气体无需定压条件。 (2) 定容热容 ( )d V V V Q U C T T δ∂==∂ 同样,( )V V U C T ∂=∂的适用条件为封闭系统,无非体积功的定容过程。对于理想气体来说,则无需定容条件。

任意系统:p V T p U V C C p V T ⎡⎤∂∂⎛⎫⎛⎫ -=+ ⎪ ⎪⎢⎥∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 理想气体:p V C C nR -= 摩尔热容与温度的经验公式 2,p m C a bT cT =++ 2,''p m C a b T c T -=++ 5. 热 定容热: d ;V V Q U Q U δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定容过程 定压热: d ; p p Q H Q H δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定压过程 相变热: p H Q ∆= 条件为定温定压条件下系统的相变过程 6. 热力学第一定律在理想气体中的应用 (1) 理想气体,U ∆ H ∆的计算 定温过程:0,U ∆= 0,H ∆= 2112 ln ln V p Q W nRT nRT V p -==-=- 无化学变化、无相变的任意定温过程 21 ,d T V m T U nC T ∆=⎰,2 1 ,d T p m T H nC T ∆=⎰ (2) 理想气体绝热可逆过程方程 绝热可逆过程方程:1 1pV TV p T γ γγγ--===常数;常数;常数 (p V C C γ= ) 理想气体绝热功: 121122 1 ()()1V W C T T p V p V γ=--=--- 理想气体绝热可逆或不可逆过程:2 1 ,0,d d T V m T Q U W p V nC T =∆==-=⎰外 理想气体绝热可逆过程:2212,,,11 21 ln ln ,ln ln V m p m V m V T V p R C C C V T V p =-= 7. 热力学第一定律在化学变化中的应用 反应进度:(0) B B B n n ξν-= mol (1) 化学反应热效应

物理化学课后答案

第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下: 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系? 解:对于理想气体,pV=nRT 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3 ,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时? 解:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=(14618.623÷1441.153)=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解:33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器,质量为25.0000g 。充以4℃水之后,总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体,则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解:先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解:方法一:在题目所给出的条件下,气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化,则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态(f )时 ??? ? ??+=???? ??+= +=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 1-6 0℃时氯甲烷(CH 3Cl )气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ/p —p 图,用外推法求氯甲烷的相对分子质量。 P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 ρ/(g ·dm -3 ) 2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660 解:将数据处理如下: P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 (ρ/p)/(g ·dm -3 ·kPa ) 0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237 作(ρ/p)对p 图 当p →0时,(ρ/p)=0.02225,则氯甲烷的相对分子质量为 1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体,充入一抽真空的200 cm 3 容器中,直至压力达101.325kPa ,测得容器中混合气体的质量为0.3879g 。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。 解:设A 为乙烷,B 为丁烷。 B A B B A A y y mol g M y M y n m M 123.580694.30 867.46008315.03897.01+=?==+== - (1) 1=+B A y y (2)

物理化学第二版习题答案

物理化学第二版习题答案 物理化学是研究物质的物理性质和化学性质以及它们之间的相互关系的一门学科。对于学习物理化学的学生来说,习题是巩固知识、提高能力的重要途径之一。下面将为大家提供物理化学第二版习题的答案,希望对广大学生有所帮助。第一章:热力学基础 1. 答案:热力学是研究物质在能量转化过程中的规律的科学。它主要研究能量 的转化和守恒规律,以及物质在这个过程中的性质变化。 2. 答案:热力学第一定律是能量守恒定律,即能量可以从一种形式转化为另一 种形式,但总能量守恒不变。 3. 答案:热力学第二定律是能量转化过程中的不可逆性原理,即自发过程的方 向是从有序向无序的方向进行。 第二章:热力学函数 1. 答案:热力学函数是描述物质性质和状态的函数,如内能、焓、自由能等。 2. 答案:内能是系统所拥有的全部能量的总和,包括系统的动能和势能。 3. 答案:焓是系统的内能和对外界做的功之和,常用符号表示为H。 第三章:热力学第一定律的应用 1. 答案:热容量是物质吸收或释放热量时的温度变化与热量变化之比。 2. 答案:绝热过程是指在过程中系统与外界没有热交换,即系统的热容量为零。 3. 答案:等温过程是指在过程中系统的温度保持不变,即系统与外界的热交换 量为零。 第四章:热力学第二定律的应用 1. 答案:熵是描述系统无序程度的物理量,表示系统的混乱程度。

2. 答案:熵增原理是热力学第二定律的数学表达式,它指出孤立系统的熵总是 增加的。 3. 答案:卡诺循环是一种理想的热机循环,它由等温膨胀、绝热膨胀、等温压 缩和绝热压缩四个过程组成。 第五章:相变和化学平衡 1. 答案:相变是指物质由一种相转变为另一种相的过程,如固态到液态、液态 到气态等。 2. 答案:平衡态是指系统各种性质的变化不再随时间变化,达到动态平衡的状态。 3. 答案:化学平衡是指在封闭容器中,反应物和生成物浓度达到一定比例时, 反应速率前后保持不变的状态。 第六章:化学动力学 1. 答案:化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的学科。 2. 答案:反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的量。 3. 答案:活化能是指反应物转化为产物所需的最小能量。 以上是物理化学第二版习题的答案,希望对学习物理化学的同学有所帮助。通 过做习题并查看答案,可以加深对物理化学知识的理解和掌握,提高解题能力。同时也希望大家在学习过程中注重理论与实践相结合,加强对物理化学实验的 学习和实践,进一步提升自己的能力。

物理化学第二章-习题及答案

物理化学第二章-习题及答案 物理化学第二章-习题及答案 第一章热力学第一定律 填空题 1、一定温度、压力下,在容器中进行如下反应: Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g) 若按质量守恒定律,则反应系统为系统;若将系统与环境的分界面设在容器中液体 的表面上,则反应系统为系统。 2、所谓状态是指系统所有性质的。 而平衡态则是指系统的状态的情 况。系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必 须达到平衡、平衡、平衡 和平衡。 3、下列各公式的适用条件分别为:U=f(T)和H=f(T) 适用于;Q v =△U 适用 于;Q p =△H 适用 于; △U=dT nC 1 2 T T m ,v ?适用 于; △H=dT nC 2 1 T T m ,P ?适 用 于 ; Q

p =Q V +△n g RT适用 于;PV r=常数适用于 。 4、按标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义, 在C(石墨)、CO(g)和CO 2 (g)之间,的 标准摩尔生成焓正好等于的标准摩尔 燃烧焓。标准摩尔生成焓为零的是,因为它 是 。标准摩尔燃烧焓为零的是,因为 它是。 5、在节流膨胀过程中,系统的各状态函数中,只 有的值不改变。理想气体经节流膨胀后,它的不改变,即它的节流膨胀系数μ = 。这是因为它的 焓。 6、化学反应热会随反应温度改变而改变的原因 是 ;基尔霍夫公式可直接使用的条件 是。 7、在、不做非体积功的条件 下,系统焓的增加值系统吸收的热 量。 8、由标准状态下元素的完 全反应生成1mol 纯物质的焓变叫做物质的。

9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件 下进行, 系统温度由T 1升高到T 2,则此过程的 焓变零;若此反应在恒温(T 1)、恒压和 只做膨胀功的条件下进行,则其焓变零。 10、实际气体的μ=0P T H ,经节流膨胀后该气体的温度将。 11、公式Q P =ΔH 的适用条件 是。 12、若某化学反应,只做体积功且满足等容或等压 条件,则反应的热效应只由决 定,而与无关。 13、常温下,氢气经节流膨胀ΔT 0;W 0;Q 0;ΔU 0;ΔH 0。 14、在充满氧的绝热定容反应器中,石墨剧烈燃烧 的反应器以其中所有物质为系统Q 0; W 0;ΔU 0;ΔH 0。 单选题 1、下列叙述中不具状态函数特征的是() A.系统状态确定后,状态函数的值也确定 B.系统变化时,状态函数的改变值只由系统的初终态决定 C.经循环过程,状态函数的值不变 D.状态函数均有加和性 2、下列叙述中,不具可逆过程特征的是() A.过程的每一步都接近平衡态,故进行得无限缓慢 B.沿原途径反向进行时,每一小步系统与环境均能复原 C.过程的初态与终态必定相同 D.过程中,若做功则做最大功,若耗功则耗最小功3、在下列关于焓的描述中,正确的是() A.因为ΔH=Q ,所以焓是恒压热 P

《物理化学》课后习题第一章答案

习题解答第一章 1. 1mol 理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从25℃升温至100℃,(2)绝热自由膨胀至二 倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。试计算整个过程的Q 、W 、U ∆及H ∆。 解:将三个过程中Q 、U ∆及W 的变化值列表如下: 过程 Q U ∆ W (1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V - 0 (2) (3) )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p - 则对整个过程: K 15.29831=末初T T = K 15.37331==初末T T Q =)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m p =)初末33(T T nR - =[1×8.314×(-75)]J =-623.55J U ∆=)(11,初末-T T nC m v +0+)(33,初末-T T nC m v =0 W =-)(33初末V V p -=-)初末33(T T nR - =-[1×8.314×(-75)]J =623.55J 因为体系的温度没有改变,所以H ∆=0 2. 0.1mol 单原子理想气体,始态为400K 、101.325kPa ,经下列两途径到达相同的终态: (1) 恒温可逆膨胀到10dm 3,再恒容升温至610K ; (2) 绝热自由膨胀到6.56dm 3,再恒压加热至610K 。 分别求两途径的Q 、W 、U ∆及H ∆。若只知始态和终态,能否求出两途径的U ∆及 H ∆? 解:(1)始态体积1V =11/p nRT =(0.1×8.314×400/101325)dm 3=32.8dm 3 W =恒容恒温W W +=0ln 1 2 +V V nRT

物理化学热力学第一定律习题答案

第二章 热力学第一定律 2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃,试求过程中气体与环境交换的功W 。 解:体系压力保持恒定进行升温,即有P 外 =P ,即反抗恒定外压进行膨胀, J T nR nRT nRT pV pV V V p W amb 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--= 2-2 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a 的Q a =2.078kJ ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。求W b 。 解:应用状态函数法。因两条途径的始末态相同,故有△U a =△U b ,则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有,kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+= 2-3 4mol 某理想气体,温度升高20℃,求△H -△U 的值。 解: 方法一: 665.16J 208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-= -=∆-∆⎰ ⎰ ⎰ ⎰ ++++T K T nR nRdT dT C C n dT nC dT nC U H K T T K T T m V m p K T T m V K T T m p 方法二:可以用△H=△U+△(PV)进行计算。 2-4 某理想气体, 1.5V m C R =。今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃,求过程的W ,Q ,△H 和△U 。 解:恒容:W=0; kJ J K nC T K T nC dT nC U m V m V K T T m V 118.33118503145.823 550 ) 50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰ + kJ J K R C n T K T nC dT nC H m V m p K T T m p 196.55196503145.82 5 5 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰ + 根据热力学第一定律,:W=0,故有Q=△U=3.118kJ 2-5 某理想气体, 2.5V m C R =。今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50℃,求过程 的W ,Q ,△H 和△U 。

物理化学第二版课后思考题答案

第一章气体 1.如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状?采用了什么原理? 答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球的壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。 2.在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。试问,这两容器中气体的温度是否相等? 答:不一定相等。根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。3.两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一根玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为273K,右边球的温度为 293K时,汞滴处在中间达成平衡。试问: (1) 若将左边球的温度升高 10K,中间汞滴向哪边移动? (2) 若将两个球的温度同时都升高 10K,中间汞滴向哪边移动? 答:(1)左边球的温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。(2)两个球的温度同时都升高10K,汞滴仍向右边移动。因为左边球的起始温度低,升高 10K所占的比例比右边的大,283/273大于 303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边的比右边的大。 4.在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的0.7左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。请估计会发生什么现象? 答:软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是,在灌开水时不要灌得太快,且要将保温瓶灌满。 5.当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化? 答:升高平衡温度,纯物质的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时,这时的温度就是临界温度。6.Dalton分压定律的适用条件是什么?Amagat 分体积定律的使用前提是什么? 答:这两个定律原则上只适用于理想气体。Dalton分压定律要在混合气体的温度和体积不变的前提下,某个组分的分压等于在该温度和体积下单独存在时的压力。Amagat 分

《物理化学》教材习题参考解答

第一篇化学热力学 第一章热力学基本定律. 1-1 0.1kg C6H6(l)在,沸点353.35K下蒸发,已知(C6H6) =30.80 kJ mol-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 = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ 1-2 设一礼堂的体积是1000m3,室温是290K,气压为pϑ,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C p,m为29.29 J K-1·mol-1。) 解:理想气体等压升温(n变)。Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T=1.2×107J 1-3 2 mol单原子理想气体,由600K,1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp ,m=2.5 R) 解:理想气体绝热不可逆膨胀Q=0 。ΔU=W ,即nC V,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=nC p,m(T2-T1)=-8.98 kJ 1-4 在298.15K,6×101.3kPa压力下,1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀,最后压力为pϑ,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C p,m=2.5 R)。 解:(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K , ΔU=W=nC V,m(T2-T1)=-1.9 kJ , ΔH=nC p,m(T2-T1)=-3.17kJ (2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU=W ,即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ,求出T2=198.8K。同理,ΔU=W=-1.24kJ,ΔH=-2.07kJ。 1-5 1 mol水在100℃,pϑ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 ∆H m(H2O , 373.15K,pϑ)= 40.67kJ mol-1。逆膨胀到pϑ,计算全过程的ΔU,ΔH。已知g l 解:过程为等温等压可逆相变+理想气体等温可逆膨胀,对后一步ΔU,ΔH均为零。

物理化学课后习题答案

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:0===∆W Q U 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:R T nR V V p W =∆=-=)(12 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100o C ,101.325kPa 下蒸发为水蒸气,且水蒸气可视为理想气体; (2) 在0 o C 、101.325kPa 下变为冰。 试求上述过程体系所作的体积功。 解:(1) )(m 1096.110 92.010183 63 3--⨯⨯⨯==冰V )(m 1096.110 0.11018363 3 --⨯⨯⨯==水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水- (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰 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100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3: (1) 恒温可逆膨胀; (2) 向真空膨胀; (3) 恒外压为终态压力下膨胀; (4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3,再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。 求诸过程体系所做的体积功。

简明物理化学 第二版 习题解答 杜凤沛

第一章热力学第一定律习题解答 1. 1mol 理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从 25℃升温至 100℃,(2)绝热自由膨胀至二倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。试计算整个过程的Q、W、∆U及∆H。 解:将三个过程中Q、∆U及W的变化值列表如下: 过程Q∆U W (1)C V ,m (T 1末 −T 1初 )C V ,m (T 1末 −T 1初 ) (2)000 (3)C p,m(T3末−T3初) C v,m (T 3末 −T 3初 ) p(V3末−V3初) 则对整个过程: T= T=298.15K T= T= 373.15K 1初3末1末3初 Q =nC v,m(T1末-T1初)+0+ nC p,m(T3末-T3初) =nR(T3末−T3初) =[1×8.314×(-75)]J=-623.55J ∆U=nC v,m(T1末-T1初)+0+nC v,m(T3末-T3初)=0 W =- p(V3末−V3初)=-nR(T3末−T3初) =-[1×8.314×(-75)]J=623.55J 因为体系的温度没有改变,所以∆H=0 2.0.1mol 单原子理想气体,始态为 400K、101.325kPa,经下列两途径到达相同的终态: (1)恒温可逆膨胀到10dm3,再恒容升温至610K; (2) 绝热自由膨胀到6.56dm3,再恒压加热至610K。 分别求两途径的Q、W、∆U及∆H。若只知始态和终态,能否求出两途径的∆U及∆H? 解:(1)始态体积V1=nRT1/p1=(0.1×8.314×400/101325)dm3=32.8dm3 W =W恒温+W恒容=nRT ln V V2+0 1 =(0.1×8.314×400×ln3210 .8+0)J =370.7J

物理化学分章练习题答案

第一章热力学第一定律练习题答案 一、判断题解答: 1.错。对实际气体不适应。 2.错。数量不同,温度可能不同。 3.错。没有与环境交换,无热可言;不是相同概念,天气热是指温度高。 4.错。恒外压过程不一定是恒压过程。 5.错。可能引起内容的变化。 6.错。理想气体绝热压缩,升温不吸热;理想气体恒温膨胀,吸热不升温。 7.第一句话对,第二句话错,如理想气体的等温过程ΔU = 0,ΔH = 0。 8.错,均相系统的V才与总物质的量成正比。 9.错,两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相封闭系统才成立。 10.错,理想气体的U = f(T),U与T不是独立变量。 11.错,绝热压缩温度升高;理想气体恒温可逆膨胀,吸热。 12.第一个结论正确,第二个结论错。 13.错,Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。 14.错,(1)未说明该过程的W'是否为零;(2)若W' = 0,该过程的热也只等于系统的焓变。15.对。16.错,这不是理想气体的单纯pVT 变化。 17.错,该过程的p环= 0,不是恒压过程。18.错,在升温过程中有相变化。19.错,H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。 20.错,Δ(pV)是状态函数的增量,与途径无关,也不等于功。 21.错,环境并没有复原。22.错,无限小过程不是可逆过程的充分条件。23.错,若有外摩擦力(广义)存在,则不可逆。24.对。 25.对, () ()()1 2 m , 1 2 1 1 2 2n n 1 T T C C C C T T R V p V p W V V V p - = - - = - - = γ 。 26.错,一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。 27.错,该条件对服从pV m = RT + bp的气体也成立。 28.错,(∂U/∂V)p≠(∂U/∂V)T。29.错,U = H-pV。 30.错,标准生成焓没有规定温度的值。31.错,该过程不是可逆过程。32.错,理想气体等温可逆压缩时向环境传热温度不变。 33.错,机械搅拌时W’≠0 ;34.错,两个过程的ΔT不同。 二、单选题答案: 1. A; 2. C; 3. D; 4. C; 5. B; 6. C; 7. A; 8. A; 9. D;10.B; 11.A;12.A;13.A;14.D;15.B;16.A;17.B;18.D;19.B;20.A; 21.B;22.A;23.C;24.C;25.B;26.C;27.D;28.B;29.D;30.B。 三、多选题答案:

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