物化作业课后习题

辽宁科技大学

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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

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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。 T=273k P1=1.00MPa n=10 mol v1 state 1 (ii) p外=0.100MPa T=273k P2=0.1MPa n=10 mol v2 state 2 解： (i) (ii)

(i) 向真空膨胀 向真空膨胀 P外=0，由W=-PΔV得 W=0. （ii）P1V1=nRT V1=24.777m3;

P124.777?1?100.1?1066因为是恒温过程，故 V2=P2V1=W=-?vPdv=-P(V2-V1)=-22.2995J

1=247.77m3

v2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;

PVT=常数；W=-?vPdv等公式。

1v2P82(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

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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=72R。

解：

T1=473k T1=473k T2= dT=0 dV=0 dP=0 P2= V2=3dm3 B P1=0.2MPa V2=3dm3 C T1=473k P1=0.2MPa V1=1dm3 A P1=0.2MPa V1=1dm3 A

P1V1=nRT1 n=P1V1=P2V2 ?P2=VP1=

2P1V1RT1=

0.2?10?1?108.3145?4736?3mol=0.0509mol,

V113×0.2×106=0.067MPa,

T2=

P1P2T1=

0.2?10661?0.2?103×473K=1419K.

(i) 恒温膨胀A B △Ui=0，△Hi=0.

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v21

Wi=-?vPdv=-nRTlnv1=-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.

?Qi=-W=219.92J.

v2(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×((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

×

72-1)×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

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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（P,V,T） n=10mol,P1=2×106 Pa,V1=10-3m3,

111 II B（P,V,T） P2=2×105 Pa V2=2×10-2m3

223

V1 V2 V

P1V1=nRT1 T1=T2=

WI=0 WII=-?vPdv=-P2(T2-T1)

1P1V1nR=23.77K

v2P2P1T1=0.1×23.77K=2.377K; T3=v1T2=23.77K;

v2 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，

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