物化作业答案
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第一章 气体的pVT 关系
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
.273314.8101610132544
4--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 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 kPa
T T T T T p T T T T VR n p f f f f i i f
f f f f 00.117)
15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+⨯⨯⨯=⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
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。
mol RT pV n 008315.015
.293314.8102001013256
=⨯⨯⨯==-
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)
联立方程(1)与(2)求解得401.0,599.0==B B y y
kPa
p y p kPa p y p B B A A 69.60325.101599.063.40325.101401.0=⨯===⨯==
1-11 25℃时饱和了水蒸汽的乙炔气体(即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压)总压力为138.7kPa ,于恒定总压下泠却到10℃,使部分水蒸气凝结成水。试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量。已知25℃及10℃时水的饱和蒸气压分别为 3.17kPa 和1.23kPa 。
解:p y p B B =,故有)/(///B B A B A B A B p p p n n y y p p -=== 所以,每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为 进口处:)(02339.017
.37.13817.3222222mol p p n n H C O H H C O H =-=⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛进进
出口处:)(008947.0123
7.138123222222mol p p n n H C O H H C O H =-=⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛出出 每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物质的量为 0.02339-0.008974=0.01444(mol )
第二章 热力学第一定律
2-3 在25℃及恒定压力下,电解1mol 水(H 2O ,l ),求过程的体积功。
)(2
1
)()(222g O g H l O H +=
解:1mol 水(H 2O ,l )完全电解为1mol H 2(g )和0.50 mol O 2(g ),即气体混合物的总的物质的量为1.50 mol ,则有
)()(2l O H g amb V V p W --=≈)/(p nRT p V p g amb -=-
kJ nRT 718.315.2983145.850.1-=⨯⨯-=-= 2-4 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 ,W a = -4.157kJ ;而途径b 的Q b = -0.692kJ 。求W b 。
解: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-=+-=-+=
2-5 始态为25℃,200kPa 的5 mol 某理想气体,经a ,b 两不同途径到达相同的末态。途径a 先经绝热膨胀到 – 28.57℃,100kPa ,步骤的功W a = - 5.57kJ ;在恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热Q a = 25.42kJ 。途径b 为恒压加热过程。求途径b 的W b 及Q b 。
解:过程为:
2
00,42.252
00,57.51
020*******.285200255V kPa C t mol
V kPa C mol V kPa C mol a a
a a
W kJ Q Q kJ W −−−−−→
−-−−−−−→
−=''=''='-='
途径b
33111062.0)10200(15.2983145.85/m p nRT V =⨯÷⨯⨯==
33222102.0)10100()15.27357.28(3145.85/m p nRT V =⨯÷+-⨯⨯==
kJ J V V p W amb b 0.88000)062.0102.0(10200)(312-=-=-⨯⨯-=--=
kJ W W W a a a 57.5057.5-=+-=''+'=
kJ Q Q Q a a
a 42.2542.250=+=''+'= 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 +=+
kJ W W Q Q b a a b 85.270.857.542.25=+-=-+=
2-8 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 118.33118503145.82
3
550 )
50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰
+