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物理化学教程课后习题答案. 第一章 化学热力学基础 姓名：刘绍成 学号 ：120223208026 金材10-1-16-34 P 82(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 (i) 外(ii) （ii ）P 1V 11=24.777m 3; 因为是恒温过程，故 V 2=21 P P V 1=6 6 101.0101777.24???=247.77m 3 W=-?2 1 v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-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; T PV =常数；W=-?2 1 v v Pdv 等公式 P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3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 dm 3；（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C p,m =27R 解： P1V1=nRT1 n= 1 1 1 RT V P =473 3145 .8 10 1 10 2.03 6 ? ? ? ?- mol=0.0509mol, P1V1=P2V2∴P2= 2 1 V V P 1=3 1×0.2×106=0.067MPa, T2= 2 1 P P T1=6 3 1 6 10 2.0 10 2.0 ? ? ? ×473K=1419K. (i)恒温膨胀A B △U i=0，△H i=0. W i=-?21v v Pdv=-nRTln12v v=-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J. ∴Q i=-W=219.92J. (ii)等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii=0, Q ii=△U ii=nC V,m△T=n(C p,m-R)(T2-T1)=0.0509×( 2 7-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J; △H ii=nC p,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. (iii) 等压过程 C A W iii =-P △V=-P(V 1-V 2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J; △ H iii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △ U iii =nC V,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：C p,m -C V,m =R; △U=nC V,m △T; △H=nC p,m △T; W=-P △V P 82(1-4) 10mol 理想气体从2×106 Pa 、10-3m 3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： n=10mol,P 1=2×106 Pa,V 1=10-3m 3, ,T 3 ） P 2=2×105 Pa V 2=2×10-2m 3 V P 1V 1=nRT 1 T 1= nR V P 1 1=23.77K T 2=1 2P P T 1=0.1×23.77K=2.377K; T 3=1 2 v v T 2=23.77K; W I =0 W II =-?2 1 v v Pdv =-P 2(T 2-T 1) Q I =△U I =nC v,m △T= nC v,m (T 2-T 1) △U 2= nC v,m (T 3-T 2) △H I =△U I +△PV=△U+nR(T 2-T 1) Q II =△H II =△U II +△PV=△U II +nR(T 3-T 2) W V = W I + W II =-P 2(T 2-T 1)=-2×105×(10-2-10-3)=-1800J 因为T 1=T 2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. P 821-5 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 解：（i ）自由膨胀 P 外=0，由W=-P ΔV 得 W=0；又因是等温过程，所以△H=0，△U=0，故 Q=0. （ii ）因是等温过程，所以△H=0，△U=0; W v =-P(V 2-V 1)=-105(2 P nRT - 1 P nRT ) =-105×( 5 10298 314.810??- 6 10298314.810??)=22.3J Q=△U-W=22.3J （iii ）因是等温过程，所以△H=0，△U=0; W v =-? 2 1 v v Pdv =-nRTln 12 v v =-10×8.314×298×ln10=-57.05KJ; Q=-W v =57.05KJ 。