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《物理化学》作业习题

物理化学教研组解

2009，7

第一章 热力学第一定律与热化学

1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？

解：

2. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。

证明：

3. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化：

(1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；

(2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。

试求上述过程体系所作的体积功。

解：(1)

(2)

4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。

(1) Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。

(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？

解：(1) Q－W与ΔU完全确定。

(2) Q、W、Q－W及ΔU均确定。

5. 1mol理想气体从100oC、0.025m3 经过下述四个过程变为100oC、0.1m3：

(1) 恒温可逆膨胀；

(2) 向真空膨胀；

(3) 恒外压为终态压力下膨胀；

(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。

求诸过程体系所做的体积功。

解：(1)

(2)

(3)

(4)

6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体，圆筒内壁上绕有电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。若(1) 选理想气体为体系；(2) 选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零？

解：(1)

(2)

7. 在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3。求此过程的ΔH及ΔU。

解：

8. 分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零?

(1) 理想气体自由膨胀

(2) 理想气体恒温可逆膨胀

(3) 理想气体节流膨胀

(4) 理想气体绝热反抗恒外压膨胀

(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系

(6) 水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)

(7) 在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为体系。

解：

(1) W＝0， Q＝0、、ΔU＝ΔH＝0

(2) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0

(3) W＝0， Q＝0、ΔU＝ΔH＝0

(4) W>0， Q＝0、ΔU<0、ΔH<0

(5) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0

(6) W>0， Q<0、ΔU<0、ΔH>0

(7) W=0， Q=0、ΔU＝0、ΔH>0

9. 已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-1，现将1mol的H2(g)从300K升至1000K，试求：

(1) 恒压升温吸收的热及H2的ΔH；

(2) 恒容升温吸收的热及H2的ΔU。

解：(1) =20620.53J

（2） =14800J

10.在在0℃和506.6kPa条件下，2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa，求Q,W, △U,△H。

（1）可逆膨胀；

（2）对抗恒外压101.325kPa膨胀。

解：（1）W=

＝1629J

△U=0,Q＝1629J

(2)W=P外△V=101325×（