天津大学《物理化学(第四版)》习题答案第二章 热力学第一定律.pdfVIP

天津大学《物理化学（第四版）》习题答案第二章 热力学 第一定律 2.5 始态为 25 :C，200 kPa 的 5 mol 某理想气体，经途径 a，b 两不同途径到 达相同的末态。途经 a 先经绝热膨胀到 -28.47 :C，100 kPa，步骤的功 ；再恒容加热到压力 200 kPa 的末态，步骤的热。途径b 为恒压加热过程。求 途径 b 的及。 解：先确定系统的始、末态 对于途径 b，其功为 根据热力学第一定律 2.6 4 mol 的某理想气体，温度升高 20 :C，求的值。 解：根据焓的定义 3，先恒容加热 33 使压力体积增大到 150 dm，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm。求整个过程的 2.10 2 mol 某理想气体，。由始态 100 kPa，50 dm 。 解：过程图示如下 由于，则，对有理想气体和只是温度的函数 该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的 根据热力学第一定律 2.13 已知20 :C 液态乙醇 (C HOH，l)的体膨胀系数，等温压 25 缩率，密度，摩尔定压热容 。求20 :C，液态乙醇的。 解：由热力学第二定律可以证明，定压摩尔热容和定容摩尔热容有以下 关 系 3 的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与 100 kPa 的大气相通， 以维持容器内空气的压力恒定。今利用加热器件使器内的空气由0 2.14 容积为 27 m :C加热至 20 :C，问需供给容器内的空气多少热量。已知空气的 。 假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。 解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度而改变 注：在上述问题中不能应用，虽然容器的体积恒定。这是 因为，从 小孔中排出去的空气要对环境作功。所作功计算如下： 在温度 T 时，升高系统温度 dT，排出容器的空气的物质量为 所作功 这正等于用和所计算热量之差。 3 的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分 别为 0 :C，4 mol 的Ar(g)及 150 :C，2 mol 的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统 达到热平衡，求 2.15 容积为 0.1 m 末态温度 t 及过程的。已知：Ar(g)和 Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽 略不计 则该过程可看作恒容过程，因 此 假设气体可看作理想气体，，则 (g)的摩尔 2.16 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是 1100 :C，其中 CO(g)和 H2 分数均为 0.5。若每小时有 300 kg 的水煤气由 1100 :C 冷却到 100 :C，并用 所 收回的热来加热水，是水温由 25 :C 升高到 75 :C。求每小时生产热水的质 量。 CO(g)和 H(g)的摩尔定压热容与温度的函数关系查本书附录，水的 2 比定压热容。 解：300 kg 的水煤气中CO(g)和 H(g)的物质量分别为 2 300 kg 的水煤气由 1100 :C 冷却到 100 :C 所放热量 m，则 设生产热水的质量为 2.18 单原子理想气体 A 于双原子理想气体 B 的混合物共 5 mol，摩尔分数 ，始态温度，压力。今该混合气体绝热反抗恒外压膨胀到平衡态。求末态温度 及过程的。 解：过程图示如下 分析：因为是绝热过程，过程热力学能的变化等于系统与环境间 以功的形势所交换的能量。因此， 单原子分子，双原子分子 由于对理想气体 U 和 H 均只是温度的函数，所以 2.19 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为 2 mol，0 :C 的单原子理想气体A 及 5 mol，100 :C 的双原子理想气体B，两气体的压力均为 T 及过程的。 100 kPa。活塞外的压力维持在 100 kPa 不变。今将容器内的隔 板撤去，使两种 气体混合达到平衡态。求末态的温度 解：过程图示如下 假定将绝热隔板换为导热隔板，达热平衡后，再移去隔板使其混 合，则 由于外压恒定，求功是方便的 由于汽缸为绝热，因此 2.20 在一带活塞的