物化作业物化作业.docVIP

3. 在373 K恒温条件下，计算1 mol理想气体在下列四个过程中所做的膨胀功。已知始、终态体积分别为25 dm3和100 dm3 。 （1）向真空膨胀； （2）等温可逆膨胀； （3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀； （4）先外压恒定为体积等于50 dm3 时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50 dm3以后，再在外压等于100 dm3 时气体的平衡压力下膨胀。 试比较四个过程的功，这说明了什么问题？ 解：（1）向真空膨胀，外压为零，所以 （2）等温可逆膨胀 （3）恒外压膨胀 （4）分两步恒外压膨胀 说明作功与过程有关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。 7. 判断以下各过程中Q，W，ΔU，ΔH是否为零？若不为零，能否判断是大于零还是小于零？ （1）理想气体恒温可逆膨胀 （2）理想气体节流（绝热等压）膨胀 （3）理想气体绝热、反抗恒外压膨胀 （4）1mol 实际气体恒容升温 （5）在绝热恒容容器中，H2（g）与 Cl2（g）生成 HCl（g）[理想气体反应] 解：（1）理想气体恒温可逆膨胀， （2）理想气体节流膨胀，，因为温度不变， 所以 。节流过程是绝热过程， ，故 。 （3）绝热、恒外压膨胀，，，系统对外作功 ， （4）恒容升温，，温度升高，热力学能也增加，，故。 温度升高，压力也升高， 。 （5）绝热恒容的容器，。这是个气体分子数不变的反应，，放热反应，温度升高。 300 K时，4 g Ar（g）（可视为理想气体，其摩尔质量MAr=39.95 g·mol-1），压力为506.6 kPa。今在等温下分别按如下两过程：反抗202.6 kPa的恒定外压进行膨胀。（1）等温为可逆过程；（2）等温、等外压膨胀，膨胀至终态9. 在压力为202.6 kPa。试分别计算两种过程的Q，W，ΔU和ΔH。 解：（1）理想气体的可逆过程， ，4 g Ar的物质的量为： （2）虽为不可逆过程，但状态函数的变化应与（1）相同，即 10. 在573 K时，将1 mol Ne（可视为理想气体）从1000 KPa经绝热可逆膨胀到100 kPa。求Q、W、ΔU和ΔH。 解法1： 因该过程为绝热可逆过程，故Q=0。 ∵ ，，则 又 ∵ ，则 ∴ = = 228K 11. 有1 m3的单原子分子的理想气体，始态为273 K，1000kPa。现分别经（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；（3）绝热等外压膨胀，到达相同的终态压力100 kPa。请分别计算终态温度T2、终态体积V2和所做的功。 解：（1）理想气体的等温可逆膨胀过程，pV=常数，则有： T2=T1=273K W = -= - ∴ W = -440.58×8.314×273×= -2302.6kJ （2）绝热可逆膨胀， Q=0，则有ΔU= W。 ，，则 又 ∵ ，则 ∴ = = 108.6K W =ΔU = nCV,m( T2 －T1) = 440.58××8.314×( 108.6 －273) = -903.3 kJ （3）绝热恒外压膨胀， Q=0，则有ΔU= W。 即 -pe(V2－V1) = nCV,m( T2 －T1) - (－) = nCV,m( T2 －T1) 则有：- (－) = ×( T2 －T1) - (－) = ×( T2 －273) T2 =174.7K W =ΔU = nCV,m( T2 －T1) = 440.58××8.314×( 174.7 －273) = -540.1 kJ 11. 1mol 理想气体在 273 K 等温地从 1000 kPa 膨胀到100 kPa，如果膨胀是可逆的，试计算此过程的Q，W以及气体的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA 。 解：理想气体等温可逆膨胀，ΔT = 0 ，ΔU = 0 ，ΔH =0 W == -5.23 kJ Q = -W = 5.23 kJ ΔS = = 19.16 J·K