萬洪文物理化學教材習題答案第一篇化學熱力學第一章熱力學基本定律.1-10.1kgC6H6(l)在，沸點353.35K下蒸發，已知(C6H6)=30.80kJmol-1。試計算此過程Q，W，ΔU和ΔH值。解：等溫等壓相變。n/mol=100/78,ΔH=Q=n=39.5kJ,W=-nRT=-3.77kJ,ΔU=Q+W=35.7kJ1-2設一禮堂的體積是1000m3，室溫是290K，氣壓為，今欲將溫度升至300K，需吸收熱量多少?(若將空氣視為理想氣體，并已知其Cp,m為29.29JK-1·mol-1。)解：理想氣體等壓升溫（n變）。Q=nCp,m△T=(1000)/(8.314×290)×Cp,m△T＝1.2×107J1-32mol單原子理想氣體，由600K，1.0MPa對抗恒外壓絕熱膨脹到。計算該過程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp,m=2.5R)解：理想氣體絕熱不可逆膨脹Q＝0。ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1),因V2=nRT2/p2,V1=nRT1/p1，求出T2=384K。ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ，ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-8.98kJ1-4在298.15K，6×101.3kPa壓力下，1mol單原子理想氣體進行絕熱膨脹，最后壓力為，若為；(1)可逆膨脹(2)對抗恒外壓膨脹，求上述二絕熱膨脹過程的氣體的最終溫度；氣體對外界所作的功；氣體的熱力學能變化及焓變。(已知Cp,m=2.5R)。解：(1)絕熱可逆膨脹:γ=5/3,過程方程p11-γT1γ=p21-γT2γ,T2=145.6K,ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-1.9kJ,ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)對抗恒外壓膨脹,利用ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1)，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝-1.24kJ，ΔH＝-2.07kJ。1-51mol水在100℃，下變成同溫同壓下的水蒸氣(視水蒸氣為理想氣體)，然后等溫可逆膨脹到，計算全過程的ΔU，ΔH。已知Hm(H2O,373.15K,)=40.67kJmol-1。解：過程為等溫等壓可逆相變＋理想氣體等溫可逆膨脹，對后一步ΔU，ΔH均為零。ΔH＝Hm=40.67kJ，ΔU=ΔH–Δ(pV)=37.57kJ1-6某高壓容器中含有未知氣體，可能是氮氣或氬氣。在29K時取出一樣品，從5dm3絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度下降21K。能否判斷容器中是何種氣體?(若設單原子氣體的CV,m=1.5R，雙原子氣體的CV,m=2.5R)。解：絕熱可逆膨脹:T2=277K,過程方程T1V1γ-1=T2V2γ-1,求出γ=7/5,容器中是N2.1-71mol單原子理想氣體(CV,m=1.5R)，溫度為273K，體積為22.4dm3，經由A途徑變化到溫度為546K、體積仍為22.4dm3；再經由B途徑變化到溫度為546K、體積為44.8dm3；最后經由C途徑使系統回到其初態。試求出：(1)各狀態下的氣體壓力；(2)系統經由各途徑時的Q，W，ΔU，ΔH值；(3)該循環過程的Q,W，ΔU，ΔH。解：A途徑:等容升溫，B途徑等溫膨脹，C途徑等壓降溫。(1)p1=,p2=2,p3=(2)理想氣體:ΔU＝nCV,mΔT,ΔH＝nCp,mΔT.A途徑,W=0,Q=ΔU,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于3.40kJ,0,3.40kJ,5.67kJB途徑,ΔU＝ΔH=0,Q=-W,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于3.15kJ,-3.15kJ,0,0;C途徑,W=-pΔV,Q=ΔU–W,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于-5.67kJ,2.27kJ,-3.40kJ,-5.67kJ(3)循環過程ΔU=ΔH=0,Q=-W=3.40+3.15+(-5.67)=0.88kJ1-82mol某雙原子分子理想氣體,始態為202.65kPa,11.2dm3,經pT=常數的可逆過程,壓縮到終態為405.20kPa.求終態的體積V2溫度T2及W,ΔU,ΔH.(Cp,m=3.5R).解：p1T1=p2T2,T1=136.5K求出T2=68.3K,V2=2.8dm3,ΔU＝nCV,mΔT=-2.84kJ,ΔH＝nCp,mΔT=-3.97kJ,δW=-2nRdT,W=-2nRΔT=2.27kJ。1-92mol,101.33kPa,373K的液態水放入一小球中,小球放入373K恒溫真空箱中。打破小球,剛好使H2O(l)蒸發為101.33kPa,373K的H2O(g)(視H2O(g)為理想氣體)求此過程的Q,W,ΔU,ΔH;若此蒸發過程在常壓下進行,則Q,W,ΔU,ΔH的值各為多少?已知水的蒸發熱在373K,101.33kPa時為40.66kJmol－1。.解：101.33kPa,373KH2O(l)→H2O(g)(1)等溫等壓可逆相變,ΔH=Q=nHm=81.3kJ,W=-nRT=-6.2kJ,,ΔU=Q+W=75.1kJ(2)向真空蒸發W=0,初、終態相同ΔH=81.3kJ，,ΔU=75.1kJ，Q=ΔU＝75.1kJ1-10將373K,50650Pa的水蒸氣0.300m3等溫恒外壓壓縮到101.325kPa