材料热力学习题解答第1一2章课件.ppt

第一章热力学第一定律;2.在一绝热水箱装有水，接联电阻丝，由蓄电池供应电流，试问下列情况下，Q、W及 的值是大于零、小于零还是等零。;3、10mol的气体（设为理想气体），压力为101×104 Pa，温度为27℃，分别求出下列过程的功： （1）反抗恒外压101×103等温膨胀到气体的压力也为101×103。 （2）等温可逆膨胀到气体的压力为101×103Pa。;5、2.00mol的水蒸气在100℃、101325Pa下变为水，求Q、W、ΔU及ΔH。已知水的气化热为2258J/g。;7、某热处理车间室温为25℃，每小时处理400kg链轨节(碳钢)，淬火温度为850℃，假定炉子热损失量是加热链节热量的30%，问电炉每小时耗电量多少？已知碳钢的Cp=0.5523J/g. 解：Q=400×103×0.5523×(850-25)×(1+30%)×10-3=236937（kJ）=236937/3600=65.82(kWh) ;9、求55.85kg的α-Fe从298K升温到1000K所吸收的热。 (1)按平均热溶计算，Cp,m=30.30Jmol-1K-1; (2)按Cp,m=a+bT计算（查本书附录）;10、1.00mol（单原子分子）理想气体，由10.1kPa、300K按下列两种不同的途径压缩到25.3kPa、300K，试计算并比较两途径的Q、W、ΔU及ΔH。 （1）等压冷却，然后经过等容加热； （2）等容加热，然后经过等压冷却。 解：Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R;计算结果表明，Q、W与途径有关，而ΔU、ΔH与途径无关。;11、20.0mol氧在101kPa时，等压加热，使体积由1000dm3膨胀至2000dm3。设氧为理想气体，其热容Cp,m=29.3J·mol-1·K-1，求ΔU及ΔH。;解：V1=100×8.314×273/101000/28=0.08026m3 （1）温度升高到409.5K;（4）Q=0; W=ΔU,即-pe(V2-V1)=nCV,m(T2-T1), -0.5p2V2= nCV,m(T2-T1) ; -0.5nRT2= nCV,m(T2-T1)-0.5×8.314×T2=2.5×8.314×(T2-273) ; T2=227.5K;W=ΔU= nCV,m(T2-T1)=1.5×8.314×(183-244)=-761(J) ΔH= nCp,m(T2-T1)=2.5×8.314×(183-244)=-1268(J);解：[(1)+2×(2)+6×(3)]/3=(4) ΔrHm,4=(ΔrHm,1+2×ΔrHm,2+6×ΔrHm,3)/3=(-6.3+2×22.6-6×13.9)/3= -14.83 kJ/mol;17、已知(C2H2,g,298K)=-1299.6 kJ/mol;(H2O,l)=-285.85 kJ/mol (CO2,g,298K)=-393.5 kJ/mol;试求(C2H2,g,298K)=? 解：(1) C2H2 + 2.5O2 = 2CO2 + H2O; (1)=-1299.6 kJ/mol (2) H2 + 0.5 O2 = H2O(l); (2)=-285.85 kJ/mol (3) C + O2 =CO2; (3)=-393.5 kJ/mol (4) 2C + H2 =C2H2; (4)=(C2H2,g,298K)=? (3)×2+(2)-(1)=(4) (C2H2,g,298K)=-393.5×2-285.85+1299.6=226.75 (kJ/mol);;（与书上答案有差别） ;解：查表： CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g) -1206.87 -635.55 -393.5 kJ/mol a+bT 104.52+21.92×10-3T 41.84+20.25×10-3T 44.14+9.04×10-3T ;21、试估算乙炔在空气中燃烧的最高火焰温度。 解：C2H2(g)+2.5O2(g)+10N2=2CO2(g)+H2O(g)+10N2; (298K)=-1299.6 kJ/mol 反应热全部用于产物温度的升高。 CO2(g)的Cp,m=44.14+9.04×10-3T H2O(g) 的Cp,m=30+10.71×10-3T 10N2的Cp,m=27.87+4.24×10-3T Cp,m=2×(44.14+9.04×10-3T)+( 30+10.71×10-3T)+10×(27.87+4.24×10-3T)