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第二章 化学热力学习题1．阿波罗登月火箭用N 2H 4（l ）作燃料，用N 2O 4作氧化剂，燃烧后产生N 2（g ）和H 2O(l)。
写出配平的化学方程式，并计算1kg N 2H 4（l ）燃烧后的Δr H°。
2．已知：（1）4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) Δr H 1θ= -1168.8 kJ ⋅mol -1(2) 4NH 3(g)+3O 2(g)=2N 2(g)+6H 2O(l) Δr H 2θ= -1530.4kJ ⋅mol -1 试求NO 的标准生成焓。
3．CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之：)(21)()(2g O s C g CO += 试从热力学角度判断该想法能否实现？4．蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成)(11)(12)(12)(222112212l O H g CO g O s O H C +=+假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg 的人登上3000m 高的山，需消耗多少蔗糖{已知?}2222)(1112212-⋅-=∆mol kJ O H C H m f5．利用附录数据，判断下列反应：)()()(24252g O H g H C g OH H C += （1） 在25°C 能否自发进行？（2） 在360°C 能否自发进行？（3） 求该反应能自发进行的最低温度。
6. 已知 2CuO (S) == Cu 2O (S) + 1/2O 2(g) △f H m θ（298.15K ）/（KJ •mol -1） -157.3 -168.6 0 S m θ（298.15K ）/（J •mol -1•K -1） 42.63 93.14 205.03 计算：该反应在P （O2）=200Kpa 时能自发进行的温度7. 反应2CuO (S)==Cu 2O (S)+1/2O 2(g) ,已知ΔG θ（400K ）=95.4 kJ •mol -1, ΔG θ（300K ）=107.9 kJ •mol -1,求1）应的ΔH θ和ΔS θ。
【关键字】精品第二章2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。
解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa(2) R-K 方程 ∴()0.5RT aPV b T V V b =--+=19.04MPa (3) 普遍化关系式323.15190.6 1.695r c T T T === 124.6 1.259r c V V V ===＜2∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+∵ c r ZRTP P P V == ∴c r PV Z P RT =迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.462301Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。
∴ P=19.22MPa2-4.将压力为2.03MPa 、温度为477K 条件下的2.83m 3NH 3压缩到0.142 m 3，若压缩后温度448.6K ，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals 方程；（2）Redlich-Kwang 方程；（3）Peng-Robinson 方程；（4）普遍化关系式。
解：查附录二得NH 3的临界参数：T c =405.6K P c =11.28MPa V c =72.5 cm 3/mol ω=0.250 (1) 求取气体的摩尔体积对于状态Ⅰ：P=2.03 MPa 、T=447K 、V=2.83 m 3477405.6 1.176r c T T T === 2.0311.280.18r c P P P ===—普维法∴01.6 1.60.4220.4220.0830.0830.24261.176r BT =-=-=- 11c r c rBP PV BP P Z RT RT RT T =+==+→V=1.885×10-3m 3/mol∴n=2.83m 3/1.885×10-3m 3/mol=1501mol对于状态Ⅱ：摩尔体积V=0.142 m 3/1501mol=9.458×10-5m 3/mol T=448.6K (2) Vander Waals 方程 (3) Redlich-Kwang 方程 (4) Peng-Robinson 方程 ∵448.6405.6 1.106r c T T === ∴220.3746 1.542260.269920.3746 1.542260.250.269920.250.7433k ωω=+-=+⨯-⨯=∴()()()a T RTPV b V V b b V b =--++- (5) 普遍化关系式 ∵559.458107.2510 1.305r c V V V --==⨯⨯=＜2 适用普压法，迭代进行计算，方法同1-1（3）2-7：答案： 3cm第三章3-3. 试求算1kmol 氮气在压力为10.13MPa 、温度为773K 下的内能、焓、熵、V C 、p C 和自由焓之值。
热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学，它是物理学和化学的重要分支之一。
在热力学中，我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。
本文将为您解答一些热力学练习题，帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。
1. 练习题一题目：一个理想气体在等体过程中，吸收了50 J 的热量，对外界做了30 J 的功，求该气体内能的变化量。
解析：根据热力学第一定律，内能变化量等于热量和功之和。
即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。
2. 练习题二题目：一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态，A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂，已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，求这个过程中气体对外界做的总功。
解析：由两个等温过程可知，气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。
即 W = W₁ + W₂。
根据绝热过程的特性，绝热过程中气体对外做功为零。
因此，只需要计算两个等温过程的功即可。
根据理想气体的状态方程 PV = nRT，结合已知条件可得：P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，代入式①和式②可得：8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减，可得：4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等，即 T₁ = T₂，代入式⑤可得：4P₁V₂ = 0所以，这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。
通过以上两个练习题的解答，我们可以看到在热力学中，我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理，可以解答各种热力学问题。
熟练掌握这些计算方法，有助于我们更深入地理解热力学的基本概念，并应用于实际问题的解决中。
总结：本文对两道热力学练习题进行了详细解答，分别涉及了等体过程和等温过程。
通过这些例题的解析，读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法，并将其应用于实际问题的求解中。
材料物理化学作业第一章 热力学第一定律1．某体系在压力101.3kPa 下，恒压可逆膨胀，体积增大5L ，计算所做的功。
2. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功为多少？3．2mol H 2在00C ，压力为101.3kPa 下恒压可逆膨胀至100L ，求W 、Q 、ΔU 、ΔH 。
4．计算1mol 铅由250C 加热到3000C 时所吸收的热。
已知铅的C p =23.55+9.74×10-3T/K J ·K -1·mol -15．1mol 单原子理想气体，温度为250C ，压力为101.3kPa ，经两种过程达到同一末态：Ⅰ、恒压加热，温度上升到12170C ，然后再经恒容降温到250C 。
Ⅱ、恒温可逆膨胀到20.26kPa 。
分别计算两个过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。
6．已知250C 时下列反应的热效应：2Pb+O 2=2PbO ΔH 1=－438.56kJ ·mol -1 S+O 2=SO 2 ΔH 2=－296.90kJ ·mol -1 2SO 2+ O 2=2SO 3 ΔH 3=－197.72kJ ·mol -1 Pb+S+2O 2=PbSO 4 ΔH 4=－918.39kJ ·mol -1 求反应PbO+SO 3= PbSO 4的热效应。
7．已知250C 时下列反应的热效应：Ag 2O+2HCl （g ）=2Agl+H 2O （l ） ΔH 1=－324.71kJ ·mol -12 Ag+21O 2= Ag 2O ΔH 2=－30.57kJ ·mol -1 21H 2+21Cl 2=HCl （g ） ΔH 3=－92.31kJ ·mol -1 H 2+21O 2= H 2O （l ） ΔH 4=－285.84kJ ·mol -1 求AgCl 的生成热。
热力学1.1mol理想气体(设γ=C p/C V为已知)的循环过程如T – V图所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量(T1，V1)和B点状态参量(T2，V2)为已知。
试求C点的状态参量：则V c= ___________________ ，T c= ____________________，p c= ____________________，V2(V1/V2)γ-1T1(RT1/V2)(V1/V2)γ-12.所示的T – S(温熵)图表示热力学系统经历了一个ABCDA循环过程，该循环称为______________循环。
假设图中矩形ABCD的面积是矩形ABEF的面积的1/3，则该循环的效率为__________________。
卡诺1/33.1 mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀，其体积由V1变化到V2。
(1)当气缸处于绝热情况下时，理想气体熵的增量ΔS= _______________。
(2)当气缸处于等温情况下时，理想气体熵的增量ΔS= _______________。
1〕02〕R ln4.常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外做功为W，内能增加为ΔE，则W/Q= ___________。
ΔE/Q= ___________。
5.一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率为40%，起高温热源温度为___________K。
今欲将该热机效率提高到50%，假设低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加____________K。
5001006.从统计的意义来解释，不可逆过程实质上是一个_________________的转变过程，一切实际过程都向着__________________的方向进行。
从几率较的状态到几率较大的状态状态的几率增大(或熵值增加)7.一个能透热的容器，盛有各为1mol的A、B两种理想气体，C为具有分子筛作用的活塞，能让A种气体自由通过，不让B种气体通过，如下图。
《热力学第二定律》作业1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 23,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。
解：1111112,212167.86273298ln)314.825)(5(10ln)314.8)(5(ln )(ln ln21---ΘΘ--⋅-=⋅⋅⨯+⨯⋅⋅=++=+=∆⎰K J KKmol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT TC p p nR S m V T T p2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆ ，S ∆，W 和Q 的值。
(1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀；(3) 对抗恒外压100kPa 。
解：(1)可逆膨胀0=∆U ，0=∆HkJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 331112=⋅⋅===--124.1530057.4-⋅===∆K J KkJT Q S (2) 真空膨胀0=W ，0=∆U ，0=∆H ，0=Q S ∆同(1)，124.15-⋅=∆K J S(3) 对抗恒外压100kPa 。
由于始态终态同(1)一致,所以U ∆，H ∆ ，S ∆同(1)。
0=∆U ，0=∆H124.15-⋅=∆K J SkJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=∆==3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ∆，H ∆ ，A ∆，G ∆，S ∆，iso S ∆，W 和Q 的值。
(1) 等温可逆压缩；(2) 等外压为600kPa 时的压缩。
《热力学第一定律》习题与作业★1．1mol 单原子理想气体，R C m V 23,=，始态(1)的温度为273K ，体积为22.4dm 3，经历如下三步，又回到始态，请计算每个状态的压力、Q 、W 和U ∆。
(1) 等容可逆升温由始态(1)到546K 的状态(2)；(2) 等温(546K)可逆膨胀由状态(2)到44.8 dm 3的状态(3)；(3) 经等压过程由状态(3)回到状态(1)。
★2．在298K 时，有2mol N 2(g)，始态体积为15dm 3，，保持温度不变，经下列三个过程膨胀到终态体积为50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆ ，W 和Q 的值。
设气体为理想气体。
(1) 自由膨胀(2) 反抗恒外压100kPa 膨胀(3) 可逆膨胀3．1mol 单原子理想气体，从始态：273K ，200kP a ，到终态：323K ，100kP a ，通过两个途径：(1) 先等压加热至323K ，再等温可逆膨胀至100kP a ；(2) 先等温可逆膨胀至100kP a ，再等压加热至323K 。
试计算各途径的U ∆，H ∆ ，W 和Q 的值★4．1mol 单原子理想气体，从始态： 200kPa ，11.2dm 3，经p T ＝常数的可逆过程(即过程中p T ＝常数)，压缩到终态400kP a ，已知气体的R C m V 23,=。
试求： (1) 终态的体积和温度；(2) U ∆和H ∆ ；(3) 所做的功。
★5．证明：P P p U V C p T T ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭,并证明对于理想气体有0)(=∂∂T VH ，0)(=∂∂T V VC6． 1mol N 2(g)，在298K 和200kPa 压力下，经可逆绝热过程压缩到5dm 3。
试计算(设气体为理想气体)：N 2(g) 的最后温度；N 2(g) 的最后压力；需做多少功。
7．试计算乙酸乙酯的标准摩尔生成焓)15.298,,(523K l H COOC CH H m f Θ∆：已知CH 3COOH(l)+C 2H 5OH(l)=CH 3COOC 2H 5(l)+H 2O(l)，120.9)15.298(-Θ⋅-=∆mol kJ K H m r ，乙酸和乙醇的标准摩尔燃烧焓)15.298(K H m c Θ∆分别为154.874-⋅-mol kJ 和11366-⋅-mol kJ ，CO 2(g)，H 2O(l)的标准摩尔生成焓分别为151.393-⋅-mol kJ 和183.285-⋅-mol kJ 。
第3章 热力学第一定律3-1 一辆汽车 1 小时消耗汽油 34.1 升, 已知汽油发热量为 44000kJ/kg , 汽油密度 0.75g/cm3 。
测得该车通过车轮出的功率为 64kW, 试求汽车通过排气, 水箱散热等各种途径所放出的热量。
解: 汽油总发热量Q = 34.1×10-3m3 ×750kg/m3 ×44000kJ/kg =1125300kJ汽车散发热量Qout = Q-W ×3600 = (1125300-64×3600)kJ/h = 894900kJ/h3-2 气体某一过程中吸收了 50J 的热量, 同时, 热力学能增加 84J, 问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外作功是多少 J ？解 取气体为系统, 据闭口系能量方程式 Q = ΔU +WW = Q -ΔU = 50J -84J = -34J所以过程是压缩过程, 外界对气体作功 34J 。
3-3 1kg 氧气置于图 3-1 所示气缸内, 缸壁能充分导热, 且活塞与缸壁无磨擦。
初始时氧气压力为 0.5MPa, 温度为 27℃, 若气缸长度 2l , 活塞质量为 10kg 。
试计算拔除钉后, 活塞可能达到最大速度。
解：由于可逆过程对外界作功最大, 故按可逆定温膨胀计算：w = RgT ln V2/ V1 = 0.26kJ/(kg•K)×(273.15+ 27)K图3-1 图3-2×ln（A×2h）/ （A×h）= 54.09kJ/kgW =W0 + m'/2*Δc2 = p0(V2 -V1)+ m'/2*Δc2 （a）V1 =m1RgT1/ p1=1kg×260J/(kg•K)×300.15K/0.5×106Pa= 0.1561m3V2 = 2V1 = 0.3122m3代入(a)c2 = （2×(54.09J/kg×1kg×103-0.1×106Pa×0.1561m3)/10kg）1/2 = 87.7m/s3-4 有一飞机的弹射装置, 如图 3-2, 在气缸内装有压缩空气, 初始体积为 0.28m3 , 终了体积为0.99m3, 飞机的发射速度为61m/s, 活塞、连杆和飞机的总质量为 2722kg。
