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第二章热力学第一定律1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,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, 应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－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=,Wa=－；而途径b的Q b=－。
求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为25℃，200 kPa的5 mol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℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa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、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
第二章热力学第一定律2.5 始态为25 ︒C，200 kPa的5 mol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 ︒C，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa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、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 ︒C，求的值。
解：根据焓的定义2.10 2 mol某理想气体，。
由始态100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力体积增大到150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3。
求整个过程的。
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2.13 已知20 ︒C液态乙醇(C2H5OH，l)的体膨胀系数，等温压缩率，密度，摩尔定压热容。
求20 ︒C，液态乙醇的。
解：由热力学第二定律可以证明，定压摩尔热容和定容摩尔热容有以下关系2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与100 kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。
今利用加热器件使器内的空气由0 ︒C加热至20 ︒C，问需供给容器内的空气多少热量。
已知空气的。
假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。
解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度而改变注：在上述问题中不能应用，虽然容器的体积恒定。
这是因为，从小孔中排出去的空气要对环境作功。
所作功计算如下：在温度T时，升高系统温度 d T，排出容器的空气的物质量为所作功这正等于用和所计算热量之差。
2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ︒C，4 mol 的Ar(g)及150 ︒C，2 mol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。
物理化学(复旦大学药学院）第二章习题答案第二章习题解答1. J 3500110ln 191519ln ln121112-=⨯⨯-=-=-=.V V V p V V nRT Wmax∆U =∆H =0112K J 166130003500ln-⋅==-==∆.T W V V nR S max2. 等温可逆膨胀：1-12K J 1419ln ⋅=∆.VV nR S ＝ 向真空膨胀：由于始态和终态同上，系统的熵变也为19.14 J ⋅K -13． 先求冷热水混合后温度： 0)303()343(m,2m,1=-+-T C n T C n p p 0)303(0218100)343(18.02500=-+-T .T T =336.3 K (63.3︒C) 再计算熵变：303ln 343ln m ,2m ,1T C n T C n S p p +=∆3033336ln021829751003433336ln 021********......⨯+⨯= =–41.21 + 43.57 = 2.36 J ⋅K -14． Sn 摩尔数mol 106269118250..n == n Sn C p ,m,Sn (T –473) + n H2O C p ,m,H2O (T –283)= 0 ()()028*******181000473142469118250=-⨯+-⨯T ..T .. T=285.3 K 1-O H m ,,O H Sn m ,,Sn K J 12882337025283ln 473ln 22⋅=+-=+=∆...TC n T C n S p p5． 系统熵变按可逆相变计算：1-m K J 9510837340640⋅==∆=∆.T H S ,蒸发系 真空蒸发热：Q =∆H –∆nRT =40640–8.314⨯373=37539 J环境熵变：1-K J 6410037337539⋅-=-=-=∆.T Q S 系环∆S 总= ∆S 系 + ∆S 环= 8.31 J ⋅K -1 >0 自发进行 6. 系统： 设计可逆过程：812263273ln 375ln 12m (l),1..T T nC S p ===∆ J ⋅K072227360252.TH S -=-=∆=∆凝固J ⋅K -1401273263ln 637ln 12m (s)3..T T nC S ,p -===∆J ⋅K ∆S 系=∆S 1+∆S 2+∆S 3=– 环境：⎰-=--+-=∆+∆=∆5648263)37.6)(273(75.36025d 273263T C H H p J47212635648.T Q S =--=-=∆体环 J ⋅K-1 总熵：∆S 总=∆S 系+∆S 环=0.81 J ⋅K -1>0 过程自发。
热力学第一定律第二章℃，求过程中系统与环境交换的功。
1mol理想气体在恒定压力下温度升高12.1n = 1mol解：理想气体）,应用式（2.2.3对于理想气体恒压过程) =－8.314J(nRT－p(V-V) =－-nRTW =－pΔV =11amb22下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：100℃,101.325kPa2.2 1mol水蒸气(HO,g)在2相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）恒温恒压相变过程, p(V-V) ≈ pVg =nRT = 3.102kJW =－pΔV =－g ambl水(H，求过程的体积功。
O,l)2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol21/2O(g) HO(l) ＝H(g) + 222解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－pΔV =－(pV-pV)≈－pV=－nRT=－3.718kJ 2222amb2 112.4 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=2.078kJ,Wa=－a4.157kJ；而途径b的Q=－0.692kJ。
求W.bb解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU = ΔU ba由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q + W bb∴ W = Q + W －Q= －1.387kJ b baa两不同途径到达相同的末℃，200 kPaba，的5 mol某理想气体，经途径 2.5 始态为25；再恒容加热到压力100 kPa，步骤的功a先经绝热膨胀到 -28.47℃，态。
途经的。
途径b为恒压加热过程。
求途径200 kPa的末态，步骤的热b及。
解：先确定系统的始、末态nRT15.8.314×298×513m==0.V0619=1200000P1nRT5×8.314×244.583m1016==0=VV=.2P100000ΔU=W+Q=(－5.57+25.42)kJ=19.85kJ aa 对于途径b，其功为W=－pΔV=－200000（0.1016－0.0619）J=－7.932kJ1b根据热力学第一定律的值。
第二章热力学第一定律2.1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8.314J2.2 1mol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, 应用式（2.2.3）W =－pambΔV =－p(Vl-Vg) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－pambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2=－n2RT=－3.718kJ2.4 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,Wa=－4.157kJ；而途径b的Q b=－0.692kJ。
求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －1.387kJ2.5 始态为25℃，200 kPa 的5 mol 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℃，100 kPa ，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa 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、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律2.6 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH －ΔU 的值。
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 12T T m ,v ?适用于；△H=dT nC 21T T m ,P ?适用于；Qp =QV+△ngRT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CO2(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。
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。
第二章2.1 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol恒压升温p 1, V 1, T 1 p 2, V2, T 2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V 2-V 1) =－(nRT 2-nRT 1) =－8.314J2.2 2.2 1mol 1mol 水蒸气(H 2O,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 H 2O(g) H 2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水(H 2O,l)，求过程的体积功。
H 2O(l) ＝ H 2(g) + 1/2O 2(g) 解: n = 1mol H 2O(l) H 2(g) + + O 2(g) n 1=1mol 1mol + 0.5mol = n 0.5mol = n 2V 1 = V l V(H 2) + V (O V(O 2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p amb ΔV =－(p 2V 2-p 1V 1)≈－p 2V 2 =－n 2RT=－3.718kJ100℃,101.325kPa25℃,101.325kPa2.4 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 ,Wa=－4.157kJ ；而途径b 的Q b =－0.692kJ 。
求W b 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 ΔU a = ΔU b由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a －Q b = －1.387kJ2.6 4mol 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH －ΔU 的值。
第二章 热力学第二定律 一、基本公式和基本概念 基本公式1. 热力学第二定律的数学表达式----克劳修斯不等式 ()0A B A B QS Tδ→→∆-≥∑2. 熵函数的定义 ()R QdS Tδ=， ln S k =Ω3. 熵变的计算理想气体单纯,,p V T 变化22,1122,1122,,11ln ln ln ln lnln V m p m p m V m T V S C R T V T p S C R T p V p S C C V p ∆=+∆=-∆=+理想气体定温定压混合过程ln i i iS R n x ∆=-∑封闭系统的定压过程21,d T p m T C S n T T∆=⎰封闭系统定容过程 21,d T V m T C S n T T∆=⎰可逆相变 m n H S T∆∆=标准状态下的化学反应 ,()r m Bm B BS S T θθν∆=∑定压下由1T 温度下的化学反应熵变求2T 温度下的熵变 21,21()()d T p m r m r m T C S T S T T T∆∆=∆+⎰4. 亥姆霍兹函数 A U TS ≡-5. 吉布斯函数 G H TS ≡-6. G ∆和A ∆的计算(A ∆的计算原则与G ∆相同，做相应的变换即可)定温过程G H T S ∆=∆-∆组成不变的均相封闭系统的定温过程 21d p p G V p ∆=⎰理想气体定温过程 21ln p G nRT p ∆= 7. 热力学判据熵判据：,()0U V dS ≥亥姆霍兹函数判据：,,'0(d )0T V W A =≤ 吉布斯函数判据：,,'0(d )0T p W G =≤8. 热力学函数之间的关系组成不变，不做非体积功的封闭系统的基本方程d d d d d d d d d d d d U T S p V H T S V pA S T p V G S T V p=-=+=--=-+麦克斯韦关系S VpS T Vp TT p V S T V p S S p V T S V p T ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭9. 吉布斯-亥姆霍兹方程2()pG HT T T ∆⎡⎤∂⎢⎥∆=-⎢⎥∂⎢⎥⎣⎦ 基本概念1. 热力学第二定律在研究化学或物理变化驱动力来源的过程中，人们注意到了热功交换的规律，抓住了事物的共性，提出了具有普遍意义的熵函数。
第二章习题及答案2.1mol 某理想气体（11m ,mol K J 10.29−−⋅⋅=p C ），从始态（400K 、200kPa ）分别经下列不同过程达到指定的终态。
试计算各过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、及∆S 。
(1)恒压冷却至300K ；(2)恒容加热至600K ；(3)绝热可逆膨胀至100kPa ；解：(1)==111p nRT V L 63.16m 1063.1610200400314.81333=×=×××−1122V T V T =47.1263.164003001122=×=×=V T T V L 832)63.1647.12102003−=−××=∆=（外V P W kJ)400300()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ08.2−=,m 129.10(300400)p H nC T ∆=∆=××−2.92kJ=−kJ830=−∆=W U Q ∫=∆21d T T P T T C S =37.810.29300400−=×∫T dT J∙K -1(2)0=W )400600()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ16.4=,m 129.10(600400)p H nC T ∆=∆=××−5.82kJ=kJ16.4=−∆=W U Q ∫=∆21d T T V T T C S =43.8)314.810.29(600400=×−∫T dT J∙K -1(3)40.1314.810.2910.29,,=−==m V m P C C γ，γγγγ−−=122111P T P T 40.1140.1240.1140.1100200400−−=T 3282=T K=Q)400328()314.810.29(1m ,−×−×−=∆−=∆−=T nC U W V kJ50.1=)400328(314.810.291m ,−×××=∆=∆T nC H p kJ4.17−=0==∆TQ S R 12.1mol He(g)在400K 、0.5MPa 下恒温压缩至1MPa ，试计算其Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 、∆G 。
第二章 热力学第一定律2.1 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V 2-V 1) =－(nRT 2-nRT 1) =－8.314J2.2 1mol 水蒸气(H 2O,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, 应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水(H 2O,l)，求过程的体积功。
H 2O(l) ＝ H 2(g) + 1/2O 2(g) 解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p amb ΔV =－(p 2V 2-p 1V 1)≈－p 2V 2 =－n 2RT=－3.718kJ2.4 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,Wa=－4.157kJ ；而途径b 的Q b =－0.692kJ 。
求W b .解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 ΔU a = ΔU b由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a －Q b = －1.387kJ2.5 始态为25℃，200 kPa 的5 mol 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℃，100 kPa ，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa 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、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律2.6 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
第二章热力学第一定律1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（ 2.2.3）W =－ p amb V －=p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol 水蒸气 (H2O,g)在 100℃,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 , 应用式（ 2.2.3）W =－ p amb V =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解 1mol 水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l)＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（ 2.2.3）W=－p amb V =－ (p2V2-p1V1)≈－ p2V2 =－n2RT=－若途径 a 的 Q a=,Wa=－；而途径 b 的Q b=系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
－。
求 W b.解 :热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a=ΔU b由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为 25℃，200 kPa 的 5 mol 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℃， 100 kPa ，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa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、末态V 1 =nRT 1 =5 ×8.314 ×298.153P 1= 0.0619 m200000V 2 = V =nRT= 5 ×8.314 ×244.58 = 0.1016 m 3P100000U = W a + Q a = (－5.57 + 25.42 )kJ = 19.85kJ对于途径 b ，其功为W b = － p 1 V = －200000（0.1016－0.0619） J = －7.932kJ根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高 20℃ , 求 ΔH－ΔU 的值。
解：根据焓的定义-3水 (H 2 在 ℃ 下：（ ）压力从 增已知水在 25℃ 的密度 ρ =997.04kg ·m。
求 1mol100kPa O,l) 25 1 加至 200kPa 时的 H;（2）压力从 100kPa 增加至 1Mpa 时的 ΔH。
假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。
-3-3-1解 : 已知 ρ= 997.04kg ·m H2O= × 10 kg mol ·M凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变 , 则 V H2O = m / ρ = M/ ρH －U =(pV) = 2V(p－p1 )摩尔热力学能变与压力无关,U = 0∴Δ H =(pV) 2=－V(p1 )1)H－U =(pV) = 2V(p－p1 ) =2)H－U =(pV) = 2V(p－p1 ) =某理想气体 C v,m=3/2R。
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 = 5mol C V,m = 3/2RQ V = U = n V,m C T = 5 ×× 50 =W = 0H =U + nR T p,m= n CT= n (C V,m+ R) T = 5 ×× 50 =某理想气体 C v,m=5/2R。
今有该气体 5mol 在恒压下温度降低 50℃。
求过程的 W， Q，ΔU和ΔH。
解 : 理想气体恒压降温过程n = 5molC V,m = 5/2R C p,m = 7/2RQ p = H = n p,m C T = 5 ××(－50) = －W =－ p amb V －=p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =U =ΔH－nR T = nC V,m T = 5 ××(-50)= －2mol 某理想气体， C p,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 25dm 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℃ ,4mol 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 H。
已知： Ar(g)和 Cu(s)的摩尔定压热容 C 分别为·-1·-1及 J·mol -1·-1，且假设均不随温p,m mol K K度而变。
解 : 恒容绝热混合过程Q = 0 W = 0∴ 由热力学第一定律得过程U=U(Ar,g)+U(Cu,s)= 0U(Ar,g) = n(Ar,g) V,m C (Ar,g)×2－(t0)U(Cu,S) ≈Δ H (Cu,s) = n(Cu,s)C p,m×2－(t150)解得末态温度 t2℃= 74.23又得过程H = H(Ar,g) +H(Cu,s)=n(Ar,g)C p,m(Ar,g)×2－(t 0) + n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×2－(t150)=或H = U+ (pV) =n(Ar,g)R T=4×－83140)=×求1molN 2(g)在 300K 恒温下从 2dm3可逆膨胀到 40dm3时的体积功 W r。
（1）假设 N2(g)为理想气体；（2）假设 N2(g)为范德华气体，其范德华常数见附录。
解: 题给过程为 n = 1mol应用式 (2.6.1)（1） N2(g)为理想气体 p = nRT/V∴（ 2） N2(g)为范德华气体-36-2×-6 3·-1已知 n=1mol a = ×10· ·Pa m mol molb=10m所以某双原子理想气体 1mol 从始态 350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功 W。
（1）恒温下可逆膨胀到 50kPa；（2）恒温反抗 50kPa 恒外压不可逆膨胀；（3）绝热可逆膨胀到 50kPa；（4）绝热反抗 50kPa 恒外压不可逆膨胀。
解 : 双原子理想气体n = 5mol； C V,m =（ 5/2 ） R； C p,m = （7/2 ） R5mol 双原子理想气体从始态 300K,200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为 50kPa，再绝热可逆压缩到末态压力 200kPa。
求末态温度 T 及整个过程的 W，Q， UΔH和ΔH。
解 : 理想气体连续 pVT 变化过程 . 题给过程为由绝热可逆过程方程式得1)H和U 只取决于始末态 ,与中间过程无关H = n p,m C T = n p,m C(T3-T1) =U = n V,m C T = n V,m C(T3-T1) =W2 = U = n V,m C T = n V,m C(T3-T2) =∴W = W1 + W2 = －3) 由热力学第一定律得Q =ΔU－ W =已知水 (H2O,l) 在100℃的饱和蒸气压p s=，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。
求在 100℃,下使 1kg 水蒸气全部凝结成液体水时的 W，Q， UΔH和ΔH。
设水蒸气适用理想气体状态方程式。
解 : 题给过程的始末态和过程特性如下：-1n = m/M = 1kg/18.015g mol· =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W=－ p amb V －= p(V l-V g ) ≈ pVg =g nRT=U = Q p+ W =－已知100kPa 下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓。
水的平均比定压热容求在绝热容器内向1kg50℃的水中投入0.1kg0℃的冰后，系统末态的温度。
计算时不考虑容器的热容。
解：假设冰全部熔化，末态温度为t：整个过程绝热H = ΔH1+ΔH2+ΔH3其中整理可得末态温度t = 38.21℃蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为的水蒸气。
求每生产 1kg 水蒸气所需要的热量。
已知：水 (H2O,l)在 100℃的摩尔蒸发焓，水的平均摩尔定压热容，水蒸气 (H2O,g)的摩尔定压热容与温度的函数关系见附录。
解:100kPa 下冰 (H2O,s)的熔点为 0℃.在此条件下冰的摩尔熔化焓。
已知在 -10 ～ 0℃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℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
解: 在100kPa、下，水和冰互相平衡，所以在100kPa、的过冷水凝固为冰就偏离了平衡条件，因此该过程为不可逆相变化，设计途径如下：已知水 (H2O,l)在 100℃的摩尔蒸发焓,水和水蒸气在25～ 100℃范围间的平均摩尔定压热容分别为和求在 25℃时水的摩尔蒸发焓。
解：由已知温度的相变焓求未知温度的相变焓，常压下对气体摩尔焓的影响通常可以忽略，可直接应用 p68 公式 (2.7.4)应用附录中有关物质在25℃的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在25℃时的和。
解：题给各反应的和分别计算如下:(1)(2)(3)应用附录中有关物质的热化学数据,计算 25℃时反应的标准摩尔反应焓,要求 : （1）应用附录中 25℃的标准摩尔生成焓的数据;（ 2）应用附录中25℃的标准摩尔燃烧焓的数据.解 : (1) 由得:(2) 先分别求出 CH3OH(l)、 HCOOCH3(l)的标准摩尔燃烧焓 .应用附录查出在25℃时CH3OH(l)、HCOOCH3(l)的燃烧反应分别为 :再应用公式得:。
