下载文档原格式
物理化学第五版复习题答案1. 请解释什么是热力学第一定律，并给出其数学表达式。
答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指出能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
在封闭系统中，系统的内能变化等于系统吸收的热量与对外做功的代数和。
数学表达式为：\(\Delta U = Q - W\)，其中\(\Delta U\)表示内能的变化，\(Q\)表示系统吸收的热量，\(W\)表示系统对外做的功。
2. 描述理想气体状态方程，并解释其各参数代表的意义。
答案：理想气体状态方程为\(PV = nRT\)，其中\(P\)代表气体的压力，\(V\)代表气体的体积，\(n\)代表气体的摩尔数，\(R\)是理想气体常数，\(T\)代表气体的绝对温度。
该方程描述了理想气体在一定条件下压力、体积、温度和摩尔数之间的关系。
3. 什么是化学平衡？请举例说明。
答案：化学平衡是指在一个可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等的状态，此时反应物和生成物的浓度不再随时间变化。
例如，氮气和氢气合成氨的反应：\(N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3\)，在一定条件下，当生成氨的速率与氨分解回氮气和氢气的速率相等时，系统达到化学平衡。
4. 简述熵的概念及其物理意义。
答案：熵是一个热力学函数，用于描述系统的无序程度。
在统计力学中，熵与系统微观状态的数目有关，微观状态数目越多，系统的熵就越大。
物理意义上，熵的增加表示系统从有序状态向无序状态的自发转变，这是自然界普遍存在的现象。
5. 什么是电化学电池？请说明其工作原理。
答案：电化学电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
其工作原理基于氧化还原反应，其中一个电极上发生氧化反应，另一个电极上发生还原反应，电子通过外部电路从氧化电极流向还原电极，从而产生电流。
例如，常见的铅酸电池就是通过铅和二氧化铅之间的氧化还原反应来产生电能。
6. 描述表面张力的概念及其对液体性质的影响。
![[物理化学[上册]完整习题的答案解析]第五版高等教育出版社](https://uimg.taocdn.com/e8ac5f6ab52acfc789ebc9d3.webp)
第一章 气体pVT 性质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13353.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=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：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 V l O H ==-=ρn=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。
第一章气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V与等温压缩系数T的定义如下：11TTpVpV VTV V 试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111)/(11TT V VpnR VT p nRT V T V V ppV1211)/(11ppV VpnRT Vpp nRT VpV VT T T1-5 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 iiRT V p n n n终态（f ）时ff ff f ff f ff T T T T RV p T V T V R p n n n,2,1,1,2,2,1,2,1kPaT T T T T p T T T T VR np ff ff ii ff f f f00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.10122,2,1,2,1,2,1,2,11-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
H 2 3dm 3p TN 2 1dm 3p T（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）隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T 。
pdmRTn p dmRTn p N NH H33132222（1）得：223NHn n 而抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dmRTn dmRTn dmRT n n VnRT pN N N N（2）比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p 。
热力学第一定律练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、已知温度T时反应H2(g) + 12O2(g) == H2O(g) 的∆rH，则∆rH即为温度为T时H2(g)的∆C H。
（）2、不同物质在它们相同的对应状态下，具有相同的压缩性，即具有相同的压缩因子Z。
( )。
3、d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何p，V，T过程均适用，( )4、物质的量为n的理想气体，由T1，p1绝热膨胀到T2，p2，该过程的焓变化∆H n C TpTT=⎰,m d12。
（）5、理想气体的热力学能和焓均只是温度的函数，而与压力或体积无关。
（）6、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的内能和焓也不变。
( )7、25℃∆f H(S ,单斜) = 0 。
（）。
8、理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终态。
因为是恒压，所以∆H = Q；又因为是绝热，Q = 0，故∆H = 0。
( )9、500 K时H2(g)的∆f H= 0 。
（）10、在临界点，饱和液体与饱和蒸气的摩尔体积相等。
( )11、∆f H(C ,石墨, 298 K) = 0 。
（）12、热力学标准状态的温度指定为25℃。
（）13、100℃时，1 mol H2O(l)向真空蒸发变成1mol H2O(g)，这个过程的热量即为H2O( l )在100℃的摩尔汽化焓。
（）14、处在对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同。
( )15、CO2(g)的∆f H(500 K) = ∆f H(298 K) +C Tp,m2KK(CO)d298500⎰。
（）16、在p = p(环) = 定值下电解水制氢气和氧气则Q = ∆H。
（）17、系统从同一始态出发，经绝热不可逆到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此状态。
（）18、化学反应热Q p其大小只取决于系统始终态；( )19、凡是化学反应的等压热必大于等容热；( )20、理想气体等容过程的焓变为21,md()TVTH nC T V p∆=+∆⎰；( )二、选择题1、对一个化学反应，若知其∑νB C p, m(B) > 0 ，则：（）。
第三章热力学第二定律??卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）?热机效率；（2）?当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为?????? 根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）?热机效率；（2）? 当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法）?? 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
?????? 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程??? 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）?可逆热机效率。
（2）?不可逆热机效率。
（3）?不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义???? 因此，上面三种过程的总熵变分别为。
??已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ?℃的水，求过程的。
热力学第一定律练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、已知温度T时反应H2(g) + 12O2(g) == H2O(g) 的∆rH，则∆rH即为温度为T时H2(g)的∆C H。
（）2、不同物质在它们相同的对应状态下，具有相同的压缩性，即具有相同的压缩因子Z。
( )。
3、d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何p，V，T过程均适用，( )4、物质的量为n的理想气体，由T1，p1绝热膨胀到T2，p2，该过程的焓变化∆H n C TpTT=⎰,m d12。
（）5、理想气体的热力学能和焓均只是温度的函数，而与压力或体积无关。
（）6、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的内能和焓也不变。
( )7、25℃∆f H(S ,单斜) = 0 。
（）。
8、理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终态。
因为是恒压，所以∆H = Q；又因为是绝热，Q = 0，故∆H = 0。
( )9、500 K时H2(g)的∆f H= 0 。
（）10、在临界点，饱和液体与饱和蒸气的摩尔体积相等。
( )11、∆f H(C ,石墨, 298 K) = 0 。
（）12、热力学标准状态的温度指定为25℃。
（）13、100℃时，1 mol H2O(l)向真空蒸发变成1mol H2O(g)，这个过程的热量即为H2O( l )在100℃的摩尔汽化焓。
（）14、处在对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同。
( )15、CO2(g)的∆f H(500 K) = ∆f H(298 K) +C Tp,m2KK(CO)d298500⎰。
（）16、在p = p(环) = 定值下电解水制氢气和氧气则Q = ∆H。
（）17、系统从同一始态出发，经绝热不可逆到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此状态。
（）18、化学反应热Q p其大小只取决于系统始终态；( )19、凡是化学反应的等压热必大于等容热；( )20、理想气体等容过程的焓变为21,md()TVTH nC T V p∆=+∆⎰；( )二、选择题1、对一个化学反应，若知其∑νB C p, m(B) > 0 ，则：（）。
第七章 电化学7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝201560635462.F⨯⨯⨯＝5.527 g n Cu ＝2015602F⨯⨯＝0.09328 mol(2) 2C l n ＝2015602F⨯⨯＝0.09328 mol 2C l V ＝00932830015100.R .⨯⨯＝2.328 dm 37－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。
通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。
阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。
解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e＝262501151166103312098(..)..--⨯⨯－11513312098..＋0165821078682..⨯＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+)＝4436823107685310..--⨯⨯＝0.4791考虑3N O -： n 迁＝n 后－n 前＝11513312098..－262501151166103312098(..)..--⨯⨯＝4.0030×10－3 molt －(3N O -)＝4440030107658310..--⨯⨯＝0.52097－3．用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。
物化第二章 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： n ＝ 1molp 1, V 1, T 1−−−→−恒压升温p 2, V 2, T 2 W ＝－p a m b ΔV ＝－p (V 2－V 1) ＝－nR (T 2－T 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 ＝ 1molH 2O (g )−−−−−→−kPa101.325100℃，H 2O (l ) W ＝－p a m b 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 ) + 12O 2(g )解： n ＝ 1molH 2O (l )−−−−−→−kPa 101.325100℃，H 2(g ) + O 2(g )n 1＝1mol 1mol + 0.5mol ＝ n 2 V 1 ＝ V l V (H 2) + V (O 2) ＝ V 2W ＝－p amb ΔV ＝－(p 2V 2－p 1V 1)≈－p 2V 2 ＝－n 2RT ＝－1.5×R ×298.15＝－3.718kJ2－4．系统由相同的始态经过不同的途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a ＝2.078 kJ ，W a ＝－4.157 kJ ，而途径b 的Q b ＝－0.692kJ 。
求W b 。
解：Q a ＋W a ＝Q b ＋W bW b ＝Q a ＋W a －Q b ＝2.078－4.157＋0.692＝－2.079＋0.692＝－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。
物理化学上册完整习题答案第五版第一章热力学基础习题一(a)热容量定义为物体单位质量或单位物质量的温度升高所需的热量。
它的单位是J/(g·°C)。
(b)热容量可以用以下公式来计算：Q = mcΔT，其中Q表示热量，m表示物体的质量，c表示物质的比热容，ΔT表示温度变化。
(c)水的比热容是4.18 J/(g·°C)。
(a)焓的定义是在恒定压力下，物体单位质量的温度升高所需的热量。
焓可以用以下公式来计算：H =Q/m，其中H表示焓，Q表示热量，m表示物体的质量。
(b)焓变是指在化学反应或物理过程中，物体单位质量的焓的变化。
1.辅助函数的作用是简化热力学计算过程。
它可以帮助我们计算焓、熵和自由能等。
习题二1.当物体从低温区域向高温区域传递热量时，热量会按照热流从高温区域传递到低温区域。
这个现象符合热力学第一定律，即能量守恒定律。
2.传送速率可以通过热传导定律来计算。
热传导定律可以用以下公式表示：Q = kA(ΔT/Δx)，其中Q是传输的热量，k是热传导系数，A是传输的面积，ΔT是温度差，Δx是传输的距离。
3.传热的三种途径是热传导、热对流和热辐射。
习题三1.升华是指固体直接从固体相转变为气体相的过程，而不经过液体相。
凝华是指气体直接从气体相转变为固体相的过程。
2.溶解度是指溶质在溶剂中溶解所达到的最大浓度。
溶解度可以受到温度、压力和溶剂性质等因素的影响。
3.相变是指物质在一定条件下从一个相态转变为另一个相态的过程。
常见的相变包括融化、凝固、汽化、液化、升华和凝华。
第二章热力学函数习题一(a)熵是描述系统无序程度的物理量。
它的单位是J/(mol·K)。
(b)熵的变化可以通过以下公式计算：ΔS = Q/T，其中ΔS表示熵的变化，Q表示热量，T表示温度。
(a)熵增定律是指在孤立系统中，系统熵总是增加或至少保持不变。
(b)熵增定律可以用以下公式表示：ΔStotal =ΔSsystem + ΔSsurroundings ≥ 0，其中ΔStotal表示系统和周围环境的总熵变化，ΔSsystem表示系统的熵变化，ΔSsurroundings表示周围环境的熵变化。
第十章 界面现象10－1 请回答下列问题：(1) 常见的亚稳定状态有哪些为什么产生亚稳态如何防止亚稳态的产生(2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象(3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由 (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么(5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。
产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。
(2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。
(3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。
(4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。
物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。
(5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。
10－2 在及下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少已知时汞的表面张力为 N ·m －1。
解： 3143r π＝N×3243r π N ＝3132r rΔG ＝21A A dA γ⎰＝(A 2－A 1)＝4·( N 22r －21r )＝4·(312r r －21r )＝4××(339 (110)110--⨯⨯－10－6)＝J10－3 计算时时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。
第十章 界面现象10－1 请回答下列问题：(1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？(2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？(3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？(5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。
产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。
(2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。
(3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。
(4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。
物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。
(5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。
10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面张力为0.4865 N ·m －1。
解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132r rΔG ＝21A A dA γ⎰＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22r －21r )＝4πγ·(312r r －21r )＝4π×0.47×(339(110)110--⨯⨯－10－6)＝5.9062 J10－3 计算时373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。
第三章 热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1） 热机效率； （2） 当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为 根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1） 热机效率 ； （2） 当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率 ； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
（3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此, g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为3.8 已知氮（N2将始态为300 K，100 kPa下1 mol的N(g)置于1000 K的热源中，求2下列过程（1）经恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的。
解：（1）在恒压的情况下, g）看作理想气体（2）在恒容情况下，将氮（N2将代替上面各式中的，即可求得所需各量3.9 始态为，的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化到，的末态。
求各步骤及途径的。
（1）恒温可逆膨胀；（2）先恒容冷却至使压力降至100 kPa，再恒压加热至；（3）先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，再恒压加热至。
解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，△U = 0，因此（2）先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa，系统的温度T:（3）同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统的温度T:根据理想气体绝热过程状态方程，各热力学量计算如下3.10 1mol理想气体在T=300K下，从始态100KPa 到下列各过程，求及。
（1）可逆膨胀到压力50Kpa；（2）反抗恒定外压50Kpa，不可逆膨胀至平衡态；（3）向真空自由膨胀至原体积的2倍3．11 某双原子理想气体从始态，经不同过程变化到下述状态，求各过程的解：（1）过程（1）为PVT变化过程（2）（3）2.12 2 mol双原子理想气体从始态300 K，50 dm3，先恒容加热至400 K，再恒压加热至体积增大到100 dm3，求整个过程的。
解：过程图示如下先求出末态的温度因此，3．13 4mol单原子理想气体从始态750K，150KPa，先恒容冷却使压力降至50KPa，再恒温可逆压缩至100KPa，求整个过程的解：(a)(b)3.14 3mol双原子理想气体从始态，先恒温可逆压缩使体积缩小至，再恒压加热至，求整个过程的及。
解：(a)(b)3.15 5 mol单原子理想气体，从始态 300 K，50 kPa先绝热可逆压缩至100 kPa，再恒压冷却至体积为85dm3的末态。
求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
3.16 始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。
求过程的解：3.17 组成为的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10 mol ，从始态，绝热可逆压缩至的平衡态。
求过程的。
解：过程图示如下混合理想气体的绝热可逆状态方程推导如下容易得到3.18 单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共8 mol ，组成为，始态。
今绝热反抗恒定外压不可逆膨胀至末态体积的平衡态。
求过程的。
解：过程图示如下先确定末态温度，绝热过程，因此3.19 常压下将100 g，27℃的水与200 g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终水温t 及过程的熵变。
已知水的比定压热容。
解：3．20 将温度均为300K，压力均为100KPa的100的的恒温恒压混合。
求过程，假设和均可认为是理想气体。
解：3.21 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol的200K ，的单原子理想气体A，另一侧为3mol的400K，100的双原子理想气体B。
今将容器中的绝热隔板撤去，气体A与气体B 混合达到平衡态，求过程的。
解：A Bn=2mol n=3mol n=2+3(mol)T=200K T=400K T=?V=V=V=Q = 0,T2= 342.86K注：对理想气体，一种组分的存在不影响另外组分。
即A和B的末态体积均为容器的体积。
3.22 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板两侧均为N2(g)。
一侧容积50 dm3，内有200 K的N2(g) 2 mol；另一侧容积为75 dm3, 内有500 K的N2(g) 4 mol；N2(g)可认为理想气体。
今将容器中的绝热隔板撤去，使系统达到平衡态。
求过程的。
解：过程图示如下同上题，末态温度T确定如下经过第一步变化，两部分的体积和为即，除了隔板外，状态2与末态相同，因此注意21与22题的比较。
3.23 甲醇（）在101.325KPa下的沸点（正常沸点）为，在此条件下的摩尔蒸发焓，求在上述温度、压力条件下，1Kg液态甲醇全部成为甲醇蒸汽时。
解：3.24 常压下冰的熔点为0℃，比熔化焓，水的比定压热熔。
在一绝热容器中有1 kg，25℃的水，现向容器中加入0.5 kg，0℃的冰，这是系统的始态。
求系统达到平衡后，过程的。
解：过程图示如下将过程看作恒压绝热过程。
由于1 kg，25℃的水降温至0℃为只能导致克冰融化，因此3．25 常压下冰的熔点是，比熔化焓，水的比定压热熔，系统的始态为一绝热容器中1kg，的水及0.5kg 的冰，求系统达到平衡态后，过程的熵。
解：3.27 已知常压下冰的熔点为0℃，摩尔熔化焓，苯的熔点为5.5 1℃，摩尔熔化焓。
液态水和固态苯的摩尔定压热容分别为及。
今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为0℃的8 mol H2O(s)与2 mol H2O(l)成平衡，另一容器中为5.510℃的5 mol C6H6(l)与5 mol C6H6(s)成平衡。
现将两容器接触，去掉两容器间的绝热层，使两容器达到新的平衡态。
求过程的。
解：粗略估算表明，5 mol C6H6(l) 完全凝固将使8 mol H2O(s)完全熔化，因此，过程图示如下总的过程为恒压绝热过程，，3.28 将装有0.1 mol乙醚(C2H5)2O(l)的小玻璃瓶放入容积为10 dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51℃的恒温槽中恒温。
35.51℃为在101.325 kPa下乙醚的沸点。
已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓。
今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发至平衡态。
求（1）乙醚蒸气的压力；（2）过程的。
解：将乙醚蒸气看作理想气体，由于恒温各状态函数的变化计算如下△H＝△H1＋△H2△S＝△S1＋△S2忽略液态乙醚的体积3.30.容积为20 dm3的密闭容器中共有2 mol H2O成气液平衡。
已知80℃，100℃下水的饱和蒸气压分别为及，25 ℃水的摩尔蒸发焓；水和水蒸气在25 ~ 100 ℃间的平均定压摩尔热容分别为和。
今将系统从80℃的平衡态恒容加热到100℃。
求过程的。
解：先估算100 ℃时，系统中是否存在液态水。
设终态只存在水蒸气，其物质量为n, 则显然，只有一部分水蒸发，末态仍为气液平衡。
因此有以下过程：设立如下途径第一步和第四步为可逆相变，第二步为液态水的恒温变压，第三步为液态水的恒压变温。
先求80℃和100℃时水的摩尔蒸发热:3.31. O2(g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为已知25 ℃下O2(g)的标准摩尔熵。
求O2(g) 在100℃，50 kPa下的摩尔规定熵值。
解：由公式3.32. 若参加化学反应的各物质的摩尔定压热容可表示为试推导化学反应的标准摩尔反应熵与温度T的函数关系式，并说明积分常数如何确定。
解：对于标准摩尔反应熵，有式中3.33. 已知25℃时液态水的标准摩尔生成吉布斯函，水在25℃时的饱和蒸气压。
求25℃时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。
解：恒温下3.34. 100℃的恒温槽中有一带有活塞的导热圆筒，筒中为2 mol N(g)及装与小2O(l)。
环境的压力即系统的压力维持120 kPa不变。
今将小玻璃玻璃瓶中的3 mol H2瓶打碎，液态水蒸发至平衡态。
求过程的。
已知：水在100℃时的饱和蒸气压为，在此条件下水的摩尔蒸发焓。
3.35. 已知100℃水的饱和蒸气压为101.325 kPa，此条件下水的摩尔蒸发焓。
在置于100℃恒温槽中的容积为100 dm3的密闭容器中，有压力120 kPa的过饱和蒸气。
此状态为亚稳态。
今过饱和蒸气失稳，部分凝结成液态水达到热力学稳定的平衡态。
求过程的。
解：凝结蒸气的物质量为热力学各量计算如下3.36 已知在101.325 kPa下，水的沸点为100℃，其比蒸发焓。
已知液态水和水蒸气在100～120℃范围内的平均比定压热容分别为：及。
今有101.325 kPa下120℃的1 kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。
设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的及。
解：设计可逆途径如下3.37 已知在100 kPa下水的凝固点为0℃，在-5 ℃，过冷水的比凝固焓，过冷水和冰的饱和蒸气压分别为，。
今在100 kPa下，有-5℃ 1 kg的过冷水变为同样温度、压力下的冰，设计可逆途径，分别按可逆途径计算过程的及。
解：设计可逆途径如下第二步、第四步为可逆相变，，第一步、第五步为凝聚相的恒温变压过程，，因此3.38 已知在-5℃，水和冰的密度分别为和。
