物化课后答案总结

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：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。

物理化学课后答案解析_热⼒学第⼀定律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△H1，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=△H2。

【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。

第一章 化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么情况下可用体系的压力体P ？ 答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，可用体系的压力体P 代替e P 。

1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。

已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。

计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。

解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln12=⨯⨯==-= 11282.282ln 314.85ln-⋅=⨯==∆K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆ kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=∆ W = △U – Q P = － 3.12 kJ112,07.41298373ln )314.828.28(5ln-⋅=+⨯==∆K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆ kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=∆ W = 0112,74.31298373ln 28.285ln-⋅=⨯==∆K J T T nC S m V 1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。

求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3，做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？dVp dl A p dl f W ⋅=⋅⋅=⋅=外外外δ解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=J V P W e 1001011035-=⨯⨯-=∆-=- （2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=n R T P n R T P n R T P V V P V P W e 109)10()(12-=--=--=∆-=θθθθ J 6.4489300314.82109-=⨯⨯⨯-= （3） Vn R TP dP P P e =≈-=1221ln ln 12121P P nRT V V nRT dV V nRT dV P W V V V V e ==-=-=⎰⎰ kJ PP 486.11101ln 300314.82-=⨯⨯⨯=θθ1-4 1mol 理想气体在300K 下，1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3，求此过程的 Q 、W 、△U 及△H 。

2-18 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100 kPa 。

活塞外的压力维持 100kPa 不变。

今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。

求末态温度T 及过程的W ，△U 。

解：单原子理想气体A 的RC mp 25,=，双原子理想气体B 的R C mp 27,=因活塞外的压力维持 100kPa 不变，过程绝热恒压，Q=Q p =△H=0，于是有)15.373(5.17)15.273(50)15.373(275)15.273(2520)15.373)(()()15.273)(()(,,=-⨯+-⨯=-⨯+-⨯=-+-K T K T K T R K T R K T B C B n K T A C A n m p m p于是有 22.5T=7895.875K 得 T=350.93KW -369.3J 2309.4-1940.1J )15.37393.350(23145.855)15.27393.350(23145.832 )15.373)(()()15.273)(()(,,===-⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯=-+-=∆J J K T B C B n K T A C A n U m V m V2-34 甲烷与过量50%的空气混合，为使恒压燃烧的最高温度能达2000℃，求燃烧前混合气体应预热到多少摄氏度？计算中N 2、O 2、H 2O （g ）、CH 4（g ）、CO 2平均定压摩尔热容m p C ,分别为33.47、33.47、41.84、75.31、54.39J 〃mol -1〃K -1，所需其他数据见附录。

1134.802)}81.74()82.241(251.393{)15.298,,()15.298(--⋅-=⋅---+-=∆⋅=∆∑m olkJ m ol kJ K B H K H m f B m r βνθθ11,,,,,,1)/K 15.298(45.553 )}/15.298)(47.332179347.33331.75{( T /K)-15.298()217933(224--⋅-=⋅-⨯+⨯+=⋅++=∆m ol J K T m ol J K T C C C H N m p O m p CH m p298.15)-15.2273()217932(2222,,,,)(,,,,2⋅+++=∆N m p O m p g O H m p CO m p C C C C H 1298.15)}-15.2273()47.332179347.3384.41239.54{( -⋅⋅⨯++⨯+=mol J 181.1084 -⋅=mol kJ0)15.298(H H 21=∆+∆+∆=∆H K H m r θ即 553.45（298.15-T/K ）×10-3+（-802.34）+1084.81=0 所以 T=808.15K 或t=535℃。

28.314298(0.07110)ln(0.110.910)0.189396500V ⨯=--⨯=20.189396500365r m G nEF J ∆=-=-⨯⨯=- 020.071196500e x p ()e x p ()e x p ()254.38.314298r m G nE FK RTRT∆⨯⨯=-===⨯ 由于365350r m G J ∆=- ，电池反应能够自发。

（2）如果反应为：021AgBr(s)H (p )Ag (s)H Br(0.11m ,0.910)2γ±+=+=则：2200/1/()2ln()ln ()H Br AgBr Ag H Br H Hg H RT a RT E E a p FFpϕϕ+=-=--28.314298(0.07110)ln(0.110.910)0.189396500V ⨯=--⨯=0.18939650018267.5r m G nEF J ∆=-=-⨯=-0.071196500exp()exp()exp()15.958.314298r m G nE F KRTRT∆⨯=-===⨯（3）电池电动势E 是强度性质的物理量，和方程式写法无关，不变；r m G ∆是容量性质的物理量，和反应进度有关，是原来的一半；标准平衡常数是和方程式写法有关的物理量。

1. 在压力为101.325kPa 下，反应)s (Th )s (CaO 2)s (ThO )l (Ca 22+=+在电池中进行时，在1375K 和1275K 的m r G ∆分别是—20.92和—28.48kJ.mol -1。

（1）计算电池反应在1375K 的0K 、0m r G ∆、0m r H ∆和0m r S ∆，并计算电池在该温度恒温可逆操作时的可逆Q 和电功W 。

（2）计算在101.325kPa 时)l (Ca 还原)s (ThO 2所需的最低温度。

解：（1）1375K 时： 00ln 20.92r m r m a r m G G RT Q G kJ ∆=∆+=∆=-331(20.9210)(28.4810)()75.6.13751275r mr mG SJ KT-∂∆-⨯--⨯∆=-=-=-∂-000320.92101375(75.6)124.87r m r m r m H G T S kJ ∆=∆+∆=-⨯+⨯-=-3(20.9210)e x p ()e x p ()6.2348.3141375r m G K RT∆-⨯=-=-=⨯ （2）000r m r m r m G H T S ∆=∆-∆000r m r m r m G H T S ∆≈∆-∆≤3124.8710165275.6r m r mH T K S ∆-⨯≥==∆-第九章 不可逆电极过程1. 当电流通过电池或电解池时，电极将因偏离平衡而发生极化。

1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。

解：根据理想气体方程1.5 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 °C，另一个球则维持0 °C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。

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。

标准状态：因此，1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。

（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。

（2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后即在上述条件下混合，系统的压力认为。

（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？（3）根据分体积的定义对于分压1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。

重复三次。

求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。

解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。

设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。

重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为，因此。

1.13 今有0 °C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。

实验值为。

解：用理想气体状态方程计算用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七），用MatLab fzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.16 25 °C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 °C，使部分水蒸气凝结为水。

第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气，烧瓶之间有细管相通。

若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中，瓶内气体的压力为0.06MPa 。

若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中，另一只仍然浸在沸水中，试求瓶内气体的压力。

解： 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计，其简单构造为：一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内，玻璃管中未被水银充满的空间是真空，水银槽通大气，则水银柱的压力即等于大气压力。

有一气压计，因为空气漏入玻璃管内，所以不能正确读出大气压力：在实际压力为102.00kPa 时，读出的压力为100.66kPa ，此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。

如果气压计读数为99.32kPa ，则未被水银充满部分的长度为35mm ，试求此时实际压力是多少。

设两次测定时温度相同，且玻璃管截面积相同。

解：对玻璃管中的空气，p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器，经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯，试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。

设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和；又设饱和器前后的压力差可以略去不计。

（溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅）解：n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。

第一章 化学热力学1. 1mol 单原子理想气体，始态为P 1＝202650Pa ，T 1＝273K ，沿可逆途径P/T ＝常数至终态，压力增加一倍。

计算V 1，V 2，T 2，Q ，W ，V 1，ΔH,，ΔU 。

解答： 3111m 0112.0Pa 202650K 273K mol J 314.8mol 1P nRT V 11=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⋅⋅⨯==-- 因为P/V=常数，所以：331122m 0224.0m Pa 20265020265020112.0P V P V =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯==K 0.1092K mol J 314.8mol 1Pa 2026502m 0112.0nR V P T 113222=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅⨯⨯⨯==-- ΔU ＝nC V ，m （T 2 －T 1）＝10.21kJΔH ＝nC P ，m （T 2 －T 1）＝17.02kJkJ 40.3)V P V P (21)V V (2K KVdV PdV W 11221122V V V V 2121=-=-===⎰⎰ Q ＝ΔU －W ＝13.61kJ2. 在p θ和373.15 K 下，把1mol 水蒸气可逆压缩为液体，计算Q ，W ，∆U m ，∆H m ，∆F m ，∆G m 和∆S m 。

已知在373.15 K 和p θ下，水的摩尔汽化热为40.691 kJ·mol -1。

解答：当外压恒定时：W = —p ΔV m = p[V m (l)－V m (g)] ≈ pV m (g) = RT ＝3.101 kJ·mol -1 此时：Q p = ΔH m = －Δvap H m = - 40.691 kJ·mol -1 (2分) ΔU m = ΔH m － p ΔV m = -37.588 kJ·mol -1 (2分) ΔG m = 0ΔF m = W R = 3.103 kJ·mol -1 ΔS m = Q R /T = -109.0 J·K-1·mol -13. 今有 A ，B ，C 三种液体，其温度分别为 303 K ，293 K ，283 K 。

第6章化学平衡热力学原理1. 1000 K，101.325kPa时，反应2SO３(ｇ) ==== 2SO2(ｇ)＋O2(ｇ)的Ｋｃ＝3.54 mol·m-3。

(1)求此反应的 Ｋｐ和Kｙ；(2)求反应SO3(ｇ)==== SO2(ｇ)＋1/2O2(ｇ)的Ｋｐ和Kｃ。

（答案：①K p= 29.43 kPa，K Y= 0.29，②K p= 171.6 kPa，K c= 1.88 mol1/2·m-3/2）解：(1) 2SO3(ｇ)==== 2SO2(ｇ)＋O2(ｇ)K p=Kc(RT)∑νβ=3.54×8.314×1000=29.43×103 Pa=29.43kPaK y= K p·P-∑νβ=29430×(101325)-1=0.29(2) SO3(ｇ)==== SO2(ｇ)＋1/2O2(ｇ)==2．在温度Ｔ容积V的容器中，充入1mol H２和3mol I２，设平衡后有x mol HI生成。

若再加入2mol H２，则平衡后HI的物质的量为2x mol。

试计算Ｋｐ值。

（答案：4）解：已知平衡时生成HI摩尔数为xH2(g) + I2(g) ==== 2HI反应前摩尔数 1 3 0平衡时摩尔数1-0.5x 3-0.5xx总摩尔数∑n=1- 0.5x +3- 0.5x + x = 4mol ∵∑νB = 0若在上述平衡体系中再加入2摩尔H2H2(g) + I2(g) ==== 2HI重新平衡时摩尔数3－x 3－x 2x总摩尔数=3－x+3－x+2x = 6在同一温度T，，∴，解此方程得：x =1.5，故3．将含有50% CO、25% CO２、25% H２(均为摩尔分数)的混合气体通入1 173 K的炉子中，总压为202.65 kPa。

试计算平衡气相的组成。

已知反应CO２(ｇ)＋H２(ｇ)===H２O(ｇ)＋CO(ｇ)在1 173 K时，Ｋｐ＝1.22。

求证：（1）dpT V T V dT C dH p p ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-+= ),(p T H H =dpp H dT dp p H dT T H dH T T p ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=p C （a ） VdpdT T S T dp p S T Vdp dT T S dp p S T Vdp Tds dH p Tp T +⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=+=所以 Vp S T p H TT +⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ (b)引用 麦克斯韦关系式 p TT V p S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂，代入上式，得 p TT V T V p H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （c ） 将式（c ）代入式（a ）得dpT V T V dT C dH p p ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-+= （1）dV V T T C dp p T T C dS p p Vp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=证：(1) S=S （p ，V ）dV V T T S dp p T T S dVV S dp p S dS p p V V p V )/()/()/()/( )/()/(∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂+∂∂=dV V T T nC dp p T T nC dV V T T C dp p T TC dV V T SH T H dp p T S U T U p m p Vm V p p VV p pp VVV ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,（1）dVT p dT T C dS Vp ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=解：（1）求证如下dVV S dT dV V S dT T S dS V T S S TT V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂==T C ),(V引用麦克斯韦关系式T V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=V T p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂，将上式整理得 dV T p dT T C dS Vp⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=5-8 五氯化磷分解反应)(5g PCl )()(23g Cl g PCl +在200℃时的K θ=0.312，计算：（1）200℃、200kPa 下PCl5的离解度；（2）组成1∶5的PCl5与Cl2的混合物，在200℃、101.325kPa 下PCl5的离解度。

辽宁科技大学辽宁科技大学物理化学课后习题答案学院:矿业工程学院专业：矿物加工辽宁科技大学第一章 化学热力学基础P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃，1.00MPa 。

设过程为：（i ）向真空膨胀；（ii ）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。

分别计算以上各过程的(i) 外(ii)（ii ）P 1V 11=24.777m 3;因为是恒温过程，故 V 2=21P P V 1=66101.0101777.24⨯⨯⨯=247.77m 3W=-⎰21v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT;TPV=常数；W=-⎰21v v Pdv 等公式。

P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I ）定温膨胀到3 dm 3；（II ）定容升温使压力升到0.2MPa ；（III ）保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。

（i ）在p-v 图上表示出该循环全过程；（ii ）计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ，ΔU ，及Δ辽宁科技大学H 。

已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。

解：P 1V 1=nRT 1 n=111RT V P =4733145.8101102.036⨯⨯⨯⨯-mol=0.0509mol,P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V VP 1=31×0.2×106=0.067MPa,T 2=21P P T 1=6316102.0102.0⨯⨯⨯×473K=1419K.(i) 恒温膨胀A B △U i =0，△H i =0. W i =-⎰21v v Pdv =-nRTln 12v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.辽宁科技大学Q i=-W=219.92J.(ii)等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii=0, Q ii=△U ii=nC V,m△T=n(C p,m-R)(T2-T1)=0.0509×(7-1)×8.3145×2(1419-473)=1000.89J;△H ii=nC p,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J.(iii)等压过程 C AW iii=-P△V=-P(V1-V2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△H iii=nC p,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △U iii=nC V,m△T=0.0509× 2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89JQ=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0;Q=-W=-180.08J.小结：此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用，内能和焓只是过于温度的函数。

思考题解答1. 判断下列说法是否正确，为什么？(1) 在一给定的系统中，独立组分数是一个确定的数。

(2) 单组分系统的物种数一定等于1。

(3) 相律适用于任何相平衡系统。

(4) 在相平衡系统中，如果每一相中的物种数不相等，则相律不成立。

解答：(1) 对。

(2) 错。

组份数等于1。

(3) 错。

在有电场、重力场、磁场或渗透质存在时，不适用，必须加以修正。

(4) 错。

由相律得出的结论与每一相中的物种数无关。

2. 指出下列平衡系统中的组分数，相数，及自由度数。

(1) I2(S)与其蒸气成平衡；(2) CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；(3) NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；(4) 取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡；(5) I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。

解答：(1) C = 1；Φ= 2；f = 1 – 2 + 2 = 1(2) C = 2；(∵S = 3；R = 1，∴C = 3－1 = 2)；Φ= 3；f = 2 – 3 + 2 = 1(3) C = S－R－R' = 3－1－1=1(浓度限制条件，产物NH3(g):H2S(g) = 1:1)；Φ= 2；f = 1(4) C = 3－1 = 2；Φ= 2；f = 2(5) C = 3；Φ= 2；f = C－Φ+ 1=3 – 2 + 1 = 2(凝聚相可以不考虑压力的影响)3. 证明：(1) 在一定温度下，某浓度的NaCl水溶液只有一个确定的蒸气压；(2) 在一定温度下，草酸钙分解为碳酸钙和一氧化碳时只能有一个确定的CO压力。

解答：(1) Φ= 2，浓度一定，C = 1，温度一定，则f = 1 – 2 + 1 = 0。

(2) Φ= 3，C = 2，当T一定时，f = 2 – 3 + 1 = 0。

4. Na2CO3与水可形成三种水合物Na2CO3·H2O(s)，Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(s)。

物化习题解答热⼒学第⼀定律22. 某双原⼦理想⽓体1mol从始态350K，200Kpa经过如下四个不同的过程到达各⾃的平衡态。

求各过程的功：（1）恒温可逆膨胀⾄50Kpa；（2）恒温反抗50 Kpa恒外压膨胀50Kpa；（3）绝热可逆膨胀⾄50Kpa；（4）绝热反抗50Kpa恒外压膨胀到50Kpa。

解：（1） W=-??-=2121/VVVVVdVRTPdV=RTlnV1/V2=RTlnP2/P1W=8.314*350ln(50/200)=-4.034KJ(2) W=-P2*（V2-V1）=-P2*(RT/P2-RT/P1)=P2/P1*RT-RT=-3/4RT=-3/4*8.314*350=-2.183KJ(3) γ=C pm/C vm=7/2R/5/2R=1.4绝热过程⽅程：（T2/T1）*(P2/P1)(1-γ)/γ=1T2/350=(200/50)-0.4/1.4T2=350*(1/4)0.4/1.4=235.5KW=△U=Cvm*(T2-T1)=5/2*R*(235.5-350)=-2.38KJ(4)δQ=0, ΔU=WCvm*(T2-T1)=-P2*(V2-V1)5/2*R*(T2-T1)=-P2*(RT1/P2-RT2/P1)7/2*T2=11/4*T1 T2=275K的温度，及整个过程的Q、W、ΔU及ΔH。

T 1=300K 恒温可逆 T2=300K 绝热可逆 T3=?P 1=200Kpa 双原⼦理想⽓体→1Q P2=50KPa→=02Q P3=200KPa5mol解:T3=T2*(P2/P1)(1-γ)*γ=445.8K γ=1.4ΔU=nC(T-T)=5*8.314*(445.8-300)*5/2 =15.15KJ△H=nCpm(T 3-T 1)=21.21KJQ=Q 1=-W 1=∫PdV=nRTlnV 2/V 2=nRTlnP 1/P 2 Q=17.29KJW=△U-Q=15.15-17.29=-2.14KJ32. 已知⽔（H 2O ）在100oC 时的摩尔蒸发焓为ΔvapHm =40.668 KJ/mol 。