物理化学课后习题总结要点.doc

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第一章化学热力学
1. 1mol单原子理想气体，始态为 Pi = 202650Pa,「= 273K，沿可逆途径P/T =常数至终态, 压力增加一倍。计算 Vi, V2, T2, Q, W，Vi，AH,, AU。
解答:
Vi
n RTi
Pi
如皿Jrnom3K L 3
202650Pa J
因为p/v=常数，所以:
V2
* 汉2 汇 202650、3
m
\ 202650Pa 丿
=
T2
P2V2
nR
d0ii2m3 必 202650PaLi0920K
<1mo^ mol 丄 K 丄丿
AU = nCV, m (T2 — Ti)= 10・21kJ
AH = nCp, m (T2 — Ti)=
V2 V 2
W「Vi PdV「Vi KVdV
=K(V； — Vi1)=丄(P2V2 —PiVi)=
2 2
Q= AU — W =
K下，把imol水蒸气可逆压缩为液体，计算 Q, W, .'Um,厶Hm,「兀,
「Gm和." K和p7下，水的摩尔汽化热为 kJ mol-1。
解答：当外压恒定时： W = — pAVm= p[V m(l) — Vm(g)] FVm(g) = RT = kJ mol-1
此时：Qp= AHm= — AvapHm= - kJ mol-1 (2 分)
-i 八
AUm = A m — p AV m= - kJ mo卜 (2 分)
AGm = 0
-i
AFm = Wr= kJ mol
-i
ASm = Qr/T = - J K-1 mol
, B, C三种液体，其温度分别为 303 K , 293 K , 283 K。在恒压下，若将等质
量的A与B混合，混合后终态温度为 299 K;若将A与C等质量混合，则终态温度为 298
K。试求B与C等质量混合的终态温度。(设所有混合过程均无热的损失 )
解答：A、B 混合：m(TA-Ti)Cp,A=m(Ti-TB)Cp,B
带入数据得：Cp,B = (2/3) Cp,A
A、 C 混合：m(TA-T2 )Cp,A = m(T2-Tc)Cp, c
得：Cp,C = (1/3)C p,A
B、 C 混合：m(TB-T)C p,B = m (T-T c)Cp,c
得BC等质量混合得终态温度为： T=
4•试根据封闭体系热力学基本方程证明： Cp=-T( 2)p
T
证明：由dG=-SdT+Vdp可得
H =G，TS =G-T( —)p
故Cp =(专)。峠。
mA
汀
:
Pi=
V}= 3 dm3
400 K
可逆等压
弓
力=1013X10J Pa ^= dirf ^700 K
△U , HH , AS, H7,
此体系的Cp= 20 J K-1,始态熵Si= 30 J K-1。计算过程的Q, W及体系的 △G的值。
T2
解答：封闭体系可逆等压过程中， Qp= H = L Cp dT = kJ
体积功：W = — p(V2- Vi) = — J
HJ = Q + W = kJ
T2 _1
H = Cp dln(T/K) = C pln(T2/T1) = J K •
■1
S2=AS +ASi= J K •
AF =AU— ATS) = - kJ
AG =AH — ATS) = - kJ (a)和条件(b)计算说明以下两种状态的的水哪一个更稳定。
(1) H2O (I , , p 5 (2) H2O (g , , p°)。已知如下数据:
⑻ (b) H2O (1, , p 0) t H2O (g , , p°)的也 rH ,
-3 -1 -1 — -1 -1
Cp，m(H2O, g) = + 10 只 JK mol , Cp，m(H2O, I) = J K mol
解答：