内容发布更新时间 : 2024/12/31 18:57:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

图2.1 表2.1 步骤 过程的名称 Q A B C 解

如图可知

状态1 V1 = 22.4dm3，T1 = 273 K

nRT1 P1 = = 101.32 kPa

V1状态2 V2 = 22.4dm3，T2 = 546 K

nRT2

P2 = = 202.64 kPa

V2

状态3 V3 = 44.8 dm3，T3 = 546 K

nRT3

P3 = = 101.32 kPa

V3

A过程可逆等容过程 QA =

1

A 2

273

546

W ΔU ?T2T1CVdT= Cv（T2－T1）= 34.5 J

WA = 0，ΔUA = QA = 3405 J

步骤B是理想气体的可逆等温膨胀过程 ΔUB = 0

V3QB = WB = nRTln = 3147 J

V2步骤C是理想气体可逆等压过程

35CP,M =CV,M+R = R+R = R

22QC =

?T1T2CPdT= CP（T1－T2）= －5764.3 J

WC = P3（V1－V3）= －2269.7 J

ΔUC= QC－WC=－3405 J 将以上结果填入表2.2 表2.2 步骤 过程的名称 Q A 可逆等容过程 3405 J B 可逆等温过程 3147 J W 0 3147 J ΔU 3405 J 0 C

可逆等压过程 －5674 J －2270 J －3405 J 67.现有三种不同液体A、B、C，温度分别为50oC、40oC、30oC。在相同压力条件下，若将A与B混合，终态温度为44oC；若将A和C混合，终态温度为38oC。求将B与C混合终态温度为多少？（设混合过程热损失为零。）

解 由已知可得

?nACp,m(A)(50?44)?nBCp,m(B)(40?44)?0 ?nACp,m(A)(50?38)?ncCp,m(C)(30?38)?0??nBCp,m(B)?1.5nACp,m(A) ??ncCp,m(C)?1.5nACp,m(A)若将B与C混合，则有

Q?nBCp,m(B)(40?t)?nCCp,m(C)(30?t)?0 1.5nACp,m(A)(40?t)?1.5nACp,m(A)(30?t)?0解之得 t = 35oC 将B与C混合终态温度为35oC

68、25℃、101325Pa时，HAc（B）溶于1kgH2O(A)中，所成溶液的体积V与物质的量nB的(nB =0.16~2.5mol时)关系如下： V（cm3）=1002.935+51.832nB+0.1394nB2

试将HAc和H2O的偏摩尔体积表示为nB的函数，并求nB =1.0 mol时HAc和H2O的偏摩尔体积。（MH2O?18.015g?mol） 解：

?1??VVB????n?B???51.832?2?0.1394nB ??T,p,nz22V?nBVBV?nBVB(HAc)1002.935?51.832nB?0.1394nB?nB51.832?2?0.1394nBVA???nAmA/MH2O1000/18.0152 ?18.068-2.5113nB当nB =1.0 mol时：

VB?51.832?2?0.1394?1.0?52.11(cm3?mol?1)

2VA?18.068-2.5113nB?18.068-2.5113?1.02?18.557(cm3?mol?1)

69.400K,105Pa, 1mol ideal gas was reversibly isothermally compressed to106Pa. Calculate W, △H, △S, △G, △U of this process.

解：由于温度不变，而且是理想气体体系，所以△H=0，△U=0 可逆压缩功 W = nRTlnp2 p1106

= 1×8.314×400×ln5

10

= 7657.48(J) Q = -W= -7657.48(J) △G = nRTlnp2= 7657.48(J) p1p27657.48=-=-19.14(J·K-1) 400p1 △S = -nRln

70.298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知 Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。 解：（1） △U = △H = 0 Q??W?nRTlnV2?5?8.314?298ln2?8.587kJ V1 ?S?nRlnV2?5?8.314ln2?28.82J?K?1 V1（2） ?H?QP?nCP,m(373?298)?13.72kJ ?U?nCV,m(373?298)?10.61kJ W = △U – QP = － 3.12 kJ ?S?nCP,mlnT2373?5?(28.28?8.314)ln?41.07J?K?1 T1298（3） ?U?QV?nCV,m(373?298)?10.61kJ ?H?nCP,m(373?298)?13.72kJ

W = 0 ?S?nCV,mlnT2373?5?28.28ln?31.74J?K?1 T129871.已知水在100?C时的蒸发热为2259.4 J.g-1，100?C时90g的水蒸气凝结成液态水（设水蒸气可视为理想气体，液态水的体积可以忽略不计），求过程的Q、W、△U、△H、△S体、△S环、△S孤立和△G，并判断过程的自发性。 解：

Q??2259.4J?g?1?90g??203346J

W??p(Vl?Vg)?pVg?nRT?90?8.314?373.15?15495(J) 18.02?U?Q?W??203346J?15495J??187851J ?H?Qp??203346J

?S体??S环?Q-203346J??-544.94J?K?1 T373.15K-?H203346J??544.94J?K?1 T373.15K?S总??S体??S环?0J?K?1

?G??H-T?S体??H-Q?0

因此，该过程为非自发过程（可逆过程）。

二 相平衡

2-1 是非题

1、在一个给定的体系中，物种数可因分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。（ √ ）

2、自由度就是可以独立变化的量。（ × ）

3、I2(s)?I2(g)平衡共存，因S?2,R?1,R'?0所以C?1。（ √ ） 4、单组份体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝隆方程定量描述。（ √ ） 5、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。（ √ ） 6、对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。（ × ） 7、部分互溶双液系总以互相共轭的两相平衡共存。（ × ） 8、恒沸物的组成不变。（ × ）

9、相图中的点都是代表体系状态的点。（ √ ） 10、三组分体系最多同时存在4个相。（ × ）

11、完全互溶双液系T-x图中，溶液的沸点与纯组分的沸点的意义是一样的。（ × ） 12、根据二元液系的p-x图，可以准确判断该体系的液相是否为理想液体混合物。（ √ ） 13、二元液系中若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。（ × ）

14、A、B两液体完全不互相溶，那么当有B存在时，A的蒸汽压与体系中A的摩尔分数成正比。（ × ）

15、双组分体系中，易挥发组分在气相中的组成大于其在液相中的组成。

16、二元液系中若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么在T-x图上必有最高恒沸点。（ × ）

17、在水的三相点，冰、水、水蒸气三相共存，此时的温度和压力都有确定值，体系的自由度为0。（ √ ）

18、将双组分进行连续的部分气化和部分冷凝，使混合液得以分离就是精馏的原理。（ √ ） 19、双组分体系中，易挥发组分在气相中的组成大于其在液相中的组成。（ √ ） 20、二元体系相图中，物系点移动方向是垂直上下，而相点则水平移动。（ × ）