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物理化学习题答案(胡彩玲)
第二章 热力学第一定律
一、选择题
1.B 2.D 3.B 4.D 5.D 6.B 7.C 8.D 9.D 10.B 11.B
二、判断题
1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.√ 8.× 9.√ 10.√ 11.×
三、计算题
1.解:
n=1
n=1mol(H2)
p1=101.325kPa
T1=273.15K
p环,a=0
p环,b=50.663kPa
n=1mol(H2)
p2=50.663kPa
T1=T2=273.15K
两种途径都是恒外压膨胀,且都是恒温。
(1)p环,a=0,W(a)=-p环,a(V2-V1)=0;
(2)p环,b=50.663kPa,W(b)=-p环,b(V2-V1)
=-0.5p1(2V1-V1)=-0.5p1V1=-0.5nRT;
∴W(b)=-0.5×1×8.314×273.15J=-1135J。
2.解:
n=3
n=3mol(pg)
p1=
V1=20dm3
T1=298.15K
恒温可逆
n=3mol(pg)
p2=
V2=50dm3
T2=298.15K
p1=nRT/V1=3×8.314×298.15/(20×10-3)Pa=371.8kPa
p2=nRT/V2=3×8.314×298.15/(50×10-3)Pa=148.7kPa
因为是理想气体恒温可逆过程,
∴==-3×8.314×298.15×J=-6814J。
3.解:
n=m/M=50/28mol=1.79mol
正向恒温可逆压缩,=1.79×8.314×298×J=13.29kJ
逆向反抗恒外压膨胀到始态,p环=p1=0.1MPa,
W’=-p1(V1-V2)=-p1(nRT/p1-nRT/p2)=-nRT(1-)
=-1.79×8.314×298×J=-4.21kJ
4.解:
(1)恒压过程:p环=p1=p2=p,W=-p(V2-V1)=-nR(T2-T1)=-20.78kJ;
(2)恒容过程:W=0;
(3)理想气体恒温可逆过程:=-86.15kJ;
(4)理想气体自由膨胀:W=0;
5.解:
(1)W=-p环(V2-V1)=-101.3×103×(1.677-1.043×10-3)×18.02×10-3J=-3059J;
(2)W≈-p环V2=-101.3×103×1.677×18.02×10-3J=-3061J;
(3)V2≈==30.63dm3;
W=-p环(V2-V1)≈-101.3×(30.63-18.02×1.043×10-3)J=-3101J。
6.解:
(1)冰变成水:
W=-p环(V水-V冰)=-101.3×103×(-)×10-6J=0.0864J;
(2)冰变成水蒸气:
W=-p环(V气-V冰)=-101.3×103×(-)J=-3099J。
7.解:Fe(s)+2HCl(aq)→FeCl2(aq)+H2(g)
(1)?V=0,W=-p环?V=0;
(2)H2反抗恒外压做功:W=-p环(V2-V1)=-p环V2=-pV2=-nRT
=-×8.314×298J=-2220J。
8.解:
理想气体(pg
理想气体(pg)
n、p1、V1、T
?H
理想气体(pg)
n、p2、V2、T
?H=?U+?(pV)=?U+?(nRT)
理想气体恒温的单纯pVT变化中,?U=0,所以?H=?U+nR?T=0,
计算表明,理想气体作单纯pVT变化时其焓不随系统的压力和体积等变化,在这种情况下系统的焓只是温度的函数。
9.解:
W=-p(V2-V1)=-?n(g)RT=-?n(H2)RT=-1×8.314×291.15J=-2.42kJ;
?H=Qp=-151.5kJ,?U=Qp+W=(-151.5-2.42)kJ=-153.9kJ。
10.解:
n=2
n=2mol(H2)
p1=100kPa
T1=400K
dp=0
n=1mol(H2)
p2=p1=100kPa
T2=1000K
Qp=?H=nCp,m?T=2×29.2×(1000-400)J=35.04kJ,
?U=?H-?(pV)=?H-nR(T2-T1)=25.06kJ,
W=?U-Qp=-9.98kJ。
11.解:
T2=p2T1/p1=0.1×409/0.15=273K,
QV=?U=nCV,m?T=(3×29.4-8.31)×(409-273)J=8.635kJ,W=0,
?H=?U+?(pV)=?U+nR?T=8635+3×8.314×(409-273)J=12.04kJ。
12.解:
A(蒸气)n=
A(蒸气)
n=2mol(H2)
p1=50663Pa
T1=400K
?H1
A(蒸气)
n=2mol(H2)
p2=101325Pa
T2=350K
?H2
A(液体)
n=2
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