物化作业课后习题.doc

辽宁科技大学 物理化学课后习题答案 学院：材料与冶金学院 专业：金属材料工程 第一章 化学热力学基础 姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34 P82(1-1) 10 mol理想气体由25℃，1.00MPa。设过程为：（i）向真空膨胀；（ii）对抗恒外压0.100MPa膨胀。分别计算以上各过程的体积功。 解： 向真空膨胀 P外=0，由W=-PΔV得 W=0. （ii）V1==247.77m3 W=-=-P(V2-V1)=-22.2995J 小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT;=常数；W=-等公式。 P82(1-3) 473k, 0.2MPa，1dm3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I）定温膨胀到3 dm3；（II）定容升温使压力升到0.2MPa；（III）保持0.2MPa降温到初始温度473K。（i）在p-v图上表示出该循环全过程；（ii）计算各步及整个循环过程的Wv、Q，ΔU，及ΔH。已知双原子分子理想气体Cp,m=R。 解： dT=0 dV=0 dP=0 P1V1=nRT1 n==mol=0.0509mol, P1V1=P2V2 P2=P1=×0.2×106=0.067MPa, T2=T1=×473K=1419K. (i) 恒温膨胀A B △Ui=0，△Hi=0. Wi=-=-nRTln=-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J. Qi=-W=219.92J. (ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以Wii=0, Qii=△Uii=nCV,m△T=n(Cp,m-R)(T2-T1)=0.0509×(-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J; Hii=nCp,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. (iii) 等压过程 C A Wiii=-P△V=-P(V1-V2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J; Hiii=nCp,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J Uiii=nCV,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89J Q=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J 在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0; Q=-W=-180.08J. 小结：此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用，内能和焓只是过于温度的函数。所用公式有：Cp,m-CV,m=R; △U=nCV,m△T; △H=nCp,m△T; W=-P△V P82(1-4) 10mol理想气体从2×106 Pa、10-3m3定容降温，使压力降到2×105 Pa，再定压膨胀到2×10-2?，求整个过程的Wv，Q，ΔU和ΔH。 解： P I A（P1,V1,T1） n=10mol,P1=2×106 Pa,V1=10-3m3, II B（P2,V2,T3） P2=2×105 Pa V2=2×10-2m3 V1 V2 V P1V1=nRT1 T1==23.77K T2=T1=0.1×23.77K=2.377K; T3=T2=23.77K; WI=0 WII=-=-P2(T2-T1) QI=△UI=nCv,m△T= nCv,m(T2-T1) △U2= nCv,m(T3-T2) △HI=△UI+△PV=△U+nR(T2-T1) QII=△HII=△UII+△PV=△UII+nR(T3-T2) WV= WI+ WII=-P2(T2-T1)=-2×105×(10-2-10-3)=-1800J 因为T1=T2所以△U=0，△H=0; Q=-W=1800J. 小结：此题考查U=f(T);H=f(T);以及热力学第一定律的公式U=W+Q. P821-5 10mol理想气体由25℃，106Pa膨胀到25℃，105Pa，设过程为：（i）自由膨胀；（ii）对抗恒外压105Pa膨胀；（iii）定温可逆膨胀。分别计算以上各过程的W、Q、ΔU和ΔH。