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中南大学物理化学第4章习题解答 中南大学物理化学第4章习题解答 第4章 化学热力学基本定律与函数 1．1mol 双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa 。求整个过程的、 、及。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W =17727 J，Q = -16272 J） 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，=0，=0 此平衡态的体积就是末态的体积V 2， 此平衡态的压强 W= -p ’(V 2-V 1) = -818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J = 17.727 kJ -Q = W =17.727 kJ Q = -17.727 kJ 第一步： 因恒容W = 0 = Q V = C V, m (T 2-T 1) = 20.79×(370 -300) =1455.3 J=1.455 kJ = (20.79 + R )×70 =2037.3 J =2 .037 kJ 整个过程：W =17.727 kJ；Q = -17.727+1.455 = -16.27 kJ； =1.455 kJ ；=2.037 kJ。 2．设有st1:chmetcnv UnitName=kg SourceValue=.1 HasSpace=True Negative=False NumberType=1 TCSC=00.1 kg N2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进 行下列过程，求 (1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍； (3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。 （答案： ①△U = Q V = 1.01×10 J，△H = 1.42×10 J，W = 0； 44 ②△H = Q p = 28.4 kJ，△U = 20.20 kJ，W = -8.11 kJ； ③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J； ④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J） 解： 将N 2 气视为双原子理想气体，则 C p ,m = 29.10 J·mol -1·K -1; C v ,m = 20.79 J·mol -1·K -1 (1) W = 0, 末态温度 T 2= 1.5T 1=1.5×273.15 K ∴= Q v = n Cv (T 2-T 1) = (100÷28)×20.79×(1.5×273.15 -273.15) =1.01×104 J = n Cp (T 2-T 1) = (100÷28)×29.10×(1.5×273.15 -273.15) = 1.42×104 J (2) 末态温度 T 2 = 2T 1=2×273.15K =Q p = n Cp (T 2-T 1) = (100÷28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJ = n Cv (T 2-T 1) = (100÷28)×20.79×273.15 = 20211 J = 20.20 kJ 理想气体恒温，==0, W = - Q = - (100÷28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ 运用理想气体绝热过程方程： T 2 = (0.5)0.4×T 1 = (0.5)0.4×273.15 =207 K == n Cv ,m = (100/28)×20.79×(207-273.15)= - 4911 J= - 4.911 kJ = (100÷28)×29.10×(207－273.15) = - 6875 J = - 6.875 kJ 3．在373.15 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。水的蒸发热为40.593 kJ·mol -1，1 kg 水的体积为1.043 dm3，1 kg水蒸气的体积为1 677 dm3。求：(1) 蒸发过程中体系的、、、；(2) 如忽略Ｖ液，并设水蒸气为理想气体，为何值，并与 (1)的结果比较。 （答案：①△U = 37536 J，△H = Q p = 40593 J， W = -3057 J；② W = -3102 J） 解：(1) W