物理化学第章课后答案傅献彩第五南京大学化学化工学院Word文档下载推荐.docx
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rl•K1<
4&
7.61-40O)K=127<
&
2J绝然过程方程式k
弓=(勿>了「=487.61
枷
真空圈胀&
J』=SAH:
=o,W£
=q,q—q设计可逆膨媵计算4
皿,T我L二旱映H网竣成虹£
=SmolX&
314J•eL・K'
•In:
&
8】J・K~
ZUvKIa
AS.r=0(真空肱虬系统不吸然)
W=W]+W:
=9104.87J
Q=Q+Q=O
必=W】+W?
△H=△孙+^Hz=12746.82J
△S=q+AS2=28.81J•FT'
.
2.有5molHe(g),可看作理想气体,已知其Gm=l.5k,从始态273K,100kPa.变到终态298K.
000kPa.计算该过程的炳变.
解:
单原子理想气体,Gs=1.5R・G.f=G・m+R=2.5R
等温升压可逆&
7=0Q--W
=(早)印=~£
=8.314J•mol1•KX5irolXIn—95.72J•K
*iPt1uuu
等压升温可逆Q=aH=nC,.m<
T2-T1)
Mf^f^dT=nC^.Jn争=5molX2.5X8.314J•rnoL•K"
XIn=9.11J•K1
J丁1」/I4/oK
^S=AS1+AS2=-86.61J•K\I
3.在绝热容器中,将0.10kg,283K的水与0.20kg、313K的水混合,求混合过程的嬉变.设水的平户
比热为4.184kJ・Kf-kg"
1.]
Q=0.1kgX4.184kJ•K"
•kgTX(T-283.2)K
Q=0.20kgX4.184AJ••kg"
1X(313.2-T)K
在绝热容器中Q+Q=0T=303.2K
ASi=f/:
^dT=0.01kgX4.184kJ•kg-XIn86XK)7kJ•K*1
点=[孕牟d丁=0.02kgX4.184kJ•FT1.kgrxin^4^=-2.72XKTW•K^1
Ji1IOlO.4i\
AS=AS)+AS»
=0.14J・KT・
4.在298K的等温情况F,在一个中间有导热隔板分开的盒子中.一边放0.2molQ(g),压力为20
kPa,另一边放0.8molN:
(g).压力为80kPa.抽去隔板使两种气体混合.试求
(DIK合后,盒子中的压力;
(2)混合过程的Q,W,和g
(3)如果假设在等温情况下,使混合后的气体再可逆地回到始态,计算该过程的Q和W的值.
(1)理思气体状态方程
V>
=g+Vn2
m.RT»
n2RT
)・2molX8.3m・moli•KTX298K|0.8molX&
314J・moL・K'
X298K
20XIO3Pa8OX1O5Pa
=49.55X10-0?
%+〃斗=0.2mol+O.8mol=1mol
A_性・"
处一&
=
」mo凶辿.moLXU2竺瓯=50,仲Pfl
49.55X10-3m350X101<
L
(2)等温过程W=0Q=-W
Dahon分压定律fix=—X/>
a=10X103Pa
Avt=^X/>
e=40X103Pa
w=+W斗=一处RTln普-QTln竿
》r^2
=一8.314jmoL•K-X298K(0,2molXln^+0.8molXln~)=-1717.32J
1040
Q=-W=1717.32J
△S=*=5.76J・K'
1
jVdp=W=-1717.32J.
(3)等温可逆W=0.Q=-W.要可逆回到始态.故△8=—点=一5.76J・KF
Q=T・AS7=298KX(-5.76J•K-,)=-1717.32J
W=-Q二1717.32J..
5.有■•绝炼箱子.中间用绝热隔板把箱了•的容积一分为二.一边放1mol300KJOOkPa的单原于理想气体Ar(g),另一个放2mol400K,200kPa的戏原子理想气体N2(g),若把绝热隔板抽去,让两种气体混合达平衡•求混合过程的隔变•
M.2molX&
314j•mol'
•K-'
X298K〔0.8molX8.31妇•moL•K・'
2OX1O3Pa80X101Pa
=49.55X105
%=0.2mol+0.8mol=lmol
—催•RT_1molX8.314J•mor1XK"
1X298Ks八心D
49.55X105
Aft<
7—小*一,m=50XOra.
Dalton分压定律威=^X如nlOXlUPa
p*=—XAtt=40X103Pa"
A
W=W\+W\=_gRTln策f—RTln斜
=-8.314JmoL•K-|X298K(0.2molXln急+0.8molXln籍)=-1717.32J
Q^-W=1717.32J△S=¥
=5.76J・L
^G=Vd/>
=W=-1717.32J.
(3)等温可逆W=0.Q=-W.要可逆回到始态,故AS'
=-AS=-5.76J•K-*
Q=T・#=298KX(-5.76J•K"
1)=-1717.32J
W=-Q=1717.32J..
5.有-绝熄箱子.中间用绝热隔板把箱子的容枳一分为二,一边放1mol300K,100kPa的单原子理想气体Ar(g).另一个放2mol400K.200kPa的双原子理想气体N2(g).若把绝热隔板抽去,让两种气体混合达平衡,求混合过程的烟变.
将这•过程分为两部分来考虑,首先抽掉绝势阳板后,两边达到平衡温度下;
再在等温下的条件下.进行等温嫡变.已知Cv.・(Ar)=l.5RCv.m(N2)N2,5R
|叫。
・凶(T—TC+fd*(T—T?
)—o
1molX1.5(T-300)4-2X2.5X(T-400)=0
丁=376.92K
TT
△S=他'
C'
f加百Cj*Inyr
=2.85+(—2.47)=0.38J•K1等温混合过程
*=略M=lmolK8.31?
匕呼二・K7X300K=2<
94X
=1molXl.5X8.314j•moL•K"
1h3^^4-2molxa5X8.314J•K"
1-morHn^r—oUU400
(等容可逆过程)
pAr100X103Pa
加200X103Pa
Va=Vv+V、z=58.20X10-3m3VnVm
ASj—^队火InRin
V、:
=^^=外喋&
31*构;
KTX400K=3326乂1。
-将
=1molX8.314j・moL•KTln|H?
+2molX8.314J・moLcq.y4oo.Zo
=7.05J・K~+9.30]・K-*=16.35J-K-*
△S=ASi+q=0.38J・K**+16.35J・K~l=16.73J・K"
1.
6.有2mol理想气体.从始态300K,20dn?
经下列不同过程等温影胀至50dm,,计算各过程的Q,W,
必AH和点
(1)可逆膨胀,
(2)真空膨胀|
(3)对抗恒外压100kPa膨胀.
(1)等温可逆膨胀mj=o,q=—w・ah=o
W=-nRTln^=-2molX8.314J•mol*1•K-1X300KXIn=-4570.82Jv\ZOam
Q=-W=4570.82J
AS=nZ?
ln^=15.24J•K
(2)等温真空膨胀Q=0,W=0.&
J=04H=0
由于AS是状态函数.故AS=15.27J・K-*.
(3)等温对抗恒外压100kpqu=o,」H=o,Q=-w
Hz=-A(V2-Vi)=-100X103PaX(50-20)X10^m3=-3(X)Oj
Q=3000J,同理AS=15.24J-K」
7.有1mol甲苯CHjGHs⑴在其沸点383K时蒸发为气,计算该过程的Q,W,&
/.△«
・AS,M和
弟.书籍在该温度睛•甲苯的汽化热为362kJ•kgf.
1moh383K
CHqHs(g)
因为在沸点383K的条件下的相变峪=0
Qp="
H=lmolX92XKr,kg•moLX362kJ•kg1=33.3CkJ
W=-/>
(Vg-U)=—白匕=一小丁=一1molX8.314J•moP1•K,X383K=-3.18kJ
W=Q+W=[33.30+(—3.18)]kJ=30.12kJ
M=-jv/>
dV=W=-3.18kJ.
8.在一个绝热容器中.装有298K的H2O(l)1.0kg,现投入0.15kg冰H2(Xs),计算诙过程的炳变.已知H,CXs)的玲化焙为333.4J・gT,HjO(l)的平均比热容为4.184J•K'
1-广.
在绝热容器内,以雪和水作为系统.整个融化的过程在绝热等压的条件下进行△«
=()
△HfH(D+AH(s)
⑴二弓•(丁一298K)
[aH(s)=^W+G(T-273K)
联立两式求解:
1.0X103gX4.184J・FT'
・gT(『一298K)+0.15X10^X333.4J・k-1+0.15gX103X4.184J・
KT・gT(T-273K)=0
T=284.35K
AS=AS⑴+3(s)
I284.35
111173
=CIn2时3§
+&
^%^+仁fm298十273K
=103>
rX4.184J•KT•广xin+Q15人誉4J+]50g乂%184j•K^-
4Z7OLIQIN
K^Xln
284.35"
173-
=-196.18J•L+183.19J•KT+25.56J•K^=12.57J•K*1
H2O3的婚化过程可以酒作为以下两步:
MO-273
H2CXb
273K
处。
5=瞬+点=煮寇+京岫爪沅知
了解这个过程•者得出在计算中的结果.
9.实验室中有一个大恒温槽的
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- 物理化学 课后 答案 傅献彩 第五 南京大学 化学 化工学院