内容发布更新时间 : 2024/4/25 11:33:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

(?p/?V)T??(p/V) （4）

因??Cp,m/CV,m＞1，故在理想气体

p—V图上任一点处，绝热可逆线的

斜率的绝对值??(p/V)大于恒温可逆线的斜率的绝对值?(p/V)。 2-25一水平放置的绝热圆筒中装有无磨檫的绝热理想活塞，左、右两侧分别为50dm3的单原子理想气体A和50dm3的双原子理想气体B。两气体均为0℃、100kPa。A气体内部有一体积及热容均可忽略的电热丝.现在经通电无限缓慢加热左侧气体A，推动活塞压缩右侧气体B使压力最终到达200kPa。求：（1）气体B的最终温度；（2）气体B得到的功；（3）气体A的最终温度；（4）气体A从电热丝得到的热。

解：（1）右侧气体B进行可逆绝热过程

R?p2?Cp,m?200?10??T2?T1???273.15??100?103?p???1?3????R7R/2K?332.97K

(2) 因绝热，QB=0，

WB??U?nCV,m(T2?T1)?p1V1CV,m(T2?T1) RT1100?103?50?10?35?8.314???(332.97?273.15)?J?2738J?2.738kJ 8.314?273.152（3）气体A的末态温度：

p1V1RT2nRT2RT1p1V1T2100?103?50?332.9733 VB????dm?30.48.6dmp2p2p2T1200?103?273.15VA=（2×50-30.48）dm3=69.52dm3

p2VAp2VAp2VAT1200?103?69.52?273.15TB????K?759.58K 3nAR(p1V1/RT1)Rp1V1100?10?50（4）气体A从电热丝得到的热：

p1V1100?103?50?10?3nA???2.2017mol?nB

RT18.314?273.1526

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

Q??U?W?nCV,m(TB?T1)?WB3 ?2.2017??8.314?(759.58?273.15)?10?3kJ?2.738kJ

2 ?13.356kJ?2.738kJ?16.094kJ2-26 在带活塞的绝热容器中有4.25 mol 的某固态物质A及5 mol某单原子理想气体B，物质A的Cp,m?24.454J?mol?1?K?1。始态温度T1=400 K，压力p1=200 。

今以气体B为系统，求经可逆膨胀到p2=100 kPa时，系统的T2

及过程的Q，W，△U及△H。(注意：以p2=50kPa解题，得不到和答案一样的结果，可能是p2=100 kPa。估计是打印错误所致)

解：今以气体B为系统：

?p2?T2???p???1?R/Cp,m?100?103?T1???200?103?????R/(5R/2)?400K?303.14K

Q??QA??{?303.14K400K4.25?24.454dT}J

??{4.25?24.454?(303.14?400)}J?10067J?10.07kJ3?U?{5.0??R(303.14?400)}J??6040J??6.04kJ

25?H?{5.0??R(303.14?400)}J??10067J??10.07kJ

2 W??U?Q??16.11kJ

2-28 已知100kPa 下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓

?fush?333.3J?g?1。水的均比定压热容cp?4.184J?g?1?K?1。求绝热容器内向

1kg 50℃的水中投入0.1 kg 0℃的冰后，系统末态的温度。计算时不考虑容器的热容。 解：变化过程示意如下 （ 0.1kg，0℃冰）

（ 0.1kg，0℃，水）

（ 0.1kg，t，水）

（ 1kg，50℃，水）（ 1kg，t，水）

27

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

过程恒压绝热：Qp??H?0，即?H??H1??H2?0

100g?333.3J?g?1?K?1?100g?4.184J?g?1?K?1?(T?273.15K) ?1000?4.184J?g?1?K?1?(T?323.15K)?0 4602.4T?1433015.56K

T?311.363K， 故 t=38.21℃

2-29 已知100kPa 下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓

?fush?333.3J?g?1。水和冰的均比定压热容cp分别为4.184J?g?1?K?1及

1kg 50℃的水中投入0.8 kg 温度

2.000J?g?1?K?1。今在绝热容器内向

-20℃的冰。求：（1）末态的温度；（2）末态水和冰的质量。 解：过程恒压绝热：Qp??H?0，即?H??H1??H2?0

800g?2.0?J?g?1?K?1(273.15K?253.15K)?800g?333.33J?g?1?K?1?800g?4.184J?g?1?K?1?(T?273.15K) ?1000?4.184J?g?1?K?1?(T?323.15K)?0 32000?266640-914287.68-1352059.6?7531.2T T?261.27K

这个结果显然不合理，只有高温水放出的热量使部分冰熔化为水，而维持在 0℃，所以末态的温度为 0℃。

（2）设0℃冰量为 m，则0℃水量为（500 – m）g，其状态示意如下

800g,H2O(s), 253.15K1000g, H2O(l), 323.15Kp????Q?0(800?m)gH2O(l), mH2O(s), 273.15K1000g, H2O(l), 273.15K

800 g×2. J·g-1·K-1×（273.15 K –253.15K）+（800-m）g×333.3 J·g-1

+ 1000g×4.184 J·g-1·K-1×（273.15K– 323.15K）=0 333.3 m = 89440 g m=268g =0.268 kg =冰量

28

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

水量= {1000+（800-268）}g = 1532 g =1.532 kg

2-30 蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为1.003Mpa的水蒸气。求每生产1kg饱和水蒸气所需的热。

已知：水（H2O，l）在100℃的摩尔相变焓?vapHm(373.15K)?40.668kJ?mol?1，水的平均摩尔定压热容为Cp,m(H2O,l)?75.32J?mol?1，水蒸气（H2O，g）的摩

尔定压热容与温度的关系见附录。

解：据题意画出下列方框图：

H2O（l），1kg H2O（g），1kg Qp=△H 20℃，1000.3kPa 180℃，1000.3kPa

△H1 △H2

H2O（l），1kg 1000100℃，101.325kPa 18H，1kg 2O（g）△vapHkg（373.15K）

?40.668kJ?2259kJ100℃，101.325kPa

△H1 =mHO(l)Cp,m(t2?t1)?1000?75.32?(100?20)J?334.76J

21829

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

T21000453.15K?3?H2??nCp,H2O(g)dT?{(29.16?14.49?10T/KT1 18?373.15K -2.002?10-6T2/K2)dT/K}kJ?154.54kJ所以每生产1kg饱和蒸气所需的热 Qp=△H=△H1+△vapHkg（373.15K）+△H2= =（334.76+2257+154.54）kJ =2.746×103kJ

2-31 100kPa 下，冰（H2O，s）的熔点为0℃，在此条件下冰的摩尔熔化焓?fusHm?6.012kJ?mol?1。已知在-10℃～0℃范围内过泠水（H2O，l）和冰的摩尔定压热容分别为Cp，m（H2O，l）=76.28J?mol?1?K?1和Cp，

m

（H2O，s）=37.20J?mol?1?K?1。求在常压下及 – 10℃下过泠水结冰

的摩尔凝固焓。 解：

H2O(l),?100CHm?????H2O(s),?100C

△H1，m △H3，m

H2O(l), 00C2,m????H2O(s), 00C

?H?H2,m???fusHm??6.012kJ?mol?1

?Hm??H1,m??H2,m??H3,m ??273.15K263.15K1Cp,m(H2O,l)dT??H2,m??263.15K273.15KCp,m(H2O,s)dT ?Cp,m(H2O,l)?(273.15K?263.15K) ??H2,m?Cp,m(H2O,s)?(263.15K?273.15K) ?(76.28?10?6012?37.2?10)J?mol?1 ??5621J?mol?1??5.621kJ?mol?1

2-32 已知水（H2O，l）在100℃的摩尔蒸发焓?vapHm?40.668kJ?mol?1，水和水蒸气在25～100℃的平均摩尔定压热容分别为求在Cp,m(H2O,l)?75.75J?mol?1?K?1和Cp,m(H2O,g)?33.76J?mol?1?K?1。的摩尔蒸发焓。

30

25℃时水