物理化学习题1(1)

第二章习题1.已知100kPa下冰的熔点为0℃，此时冰的比热容Δfush=333.3J/g。水和冰的平均比定Cp分别为4.184J/g·K以及2.000J/g·K。今在绝热容器里向1kg50℃的水中投入0.8kg温度﹣20℃的冰。求：1)末态温度。2)末态水和冰的质量。解：1)假设冰全部融化ΔH(冰)=m(冰)Δfush+m(冰)Cp(冰)[0℃-（-20℃）]+m(冰)Cp(水)(t-0℃)=800×333.3+800×2.000×20+800×4.184t=298640+33472tΔH(水)=m(水)Cp(水)(t-50℃)=1000×4.184×(t-50)=4184t-209200因为容器为绝热，所以ΔH=0。既有ΔH(冰)+ΔH(水)=0298640+33472t=4184t-209200t=-11.8℃﹤0℃故而冰没有完全融化当50℃水降温到0℃时，ΔH(水)′=m(水)Cp(水)(0-50℃)=1000×4.184×(-50)=-209200J当-20℃冰升温到0℃时，ΔH(冰)′=m(冰)Cp(冰)[0-(-20℃)]=800×2.000×20=32000J|ΔH(水)′|＞|ΔH(冰)′|所以冰只有部分融化，形成冰水混合物，则t=0℃。2)假设熔化的冰的质量为x，得到ΔH=ΔH(冰)+ΔH(水)=m(冰)Cp(冰)[0-(-20℃)]+xΔfush+m(水)Cp(水)(0-50℃)=0x=0.532kg末态水的质量为1kg+0.532kg=1.532kg末态冰的质量为0.8kg-0.532kg=0.268kg2.已知水在100℃,101.325kP下的摩尔蒸发焓ΔvapHm=40.668kJ/mol,试分别计算下列两个过程的Q，W,ΔU，H。（1）在100℃,101.325kP下,1kg水蒸发成水蒸气；（2）在恒定100℃的真空容器里，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kP.解：(1)由题意可知：ΔH=nΔvapHm==2257kJQp=ΔH=2257kJ;V1=0;V2=;可得W=﹣=﹣Pdv=﹣172.2kJ;所以ΔU=Q+W=2259﹣172.25=2085kJ;(2)由于为真空容器，故而Pamb=0,则W=﹣PambΔV=0;ΔH=nΔvapHm==2257kJ;由于ΔH=ΔU+Δ(PV)=ΔU+0=ΔU;ΔU=Qv+W=Qv;代入得：ΔU=Qv=2085kJ;第三章习题1.1mol理想气体在T=300k下，从始态100kpa经历下列各过程达到各自的平衡态。求各过程的Q、ΔSiso（1）可逆膨胀至末态压力50kp；（2）反抗恒外压50kp不可逆膨胀至平衡态；（3）向真空自由膨胀至原体积的2倍。解：三个过程经不同路径达到同一末态，故ΔS相等。5.763J/KPPnRlnVVnRlnΔS2112（1）KJSTQQr729.1763.53001KJTQTQSambamb/763.510763.5763.5sysambisoSSS（2）不可逆膨胀，则KJPnRTPnRTPVVPWQamb247.1)()(1212amb22KJKJTQTQSambambamb/157.4/30010247.132KJSSSambiso/606.1157.4763.5（3）真空自由膨胀则0ambP0)(13amb33VVPWQ03TQTQSambambKJSSambiso/763.52.5mol单原子理想气体从始态300K,50KPa先绝热可逆压缩至100KPa,再恒压冷却使体积缩小至85dm3.求整个过程的Q,W，SHU及,..解：过程一：绝热可逆压缩085.395)50100(300)(14.01212pmQKPPTTCR过程二：恒压冷却KnRVPT47.204314.8510851010033333JRTTnCQ323210892.19)30047.204(5.25)(mp,故整个过程中：KJQQQ892.19892.19021KJRTTmnCvU958.5)30047.204(5.15)(,13KJRTTmnCpH930.9)30047.204(5.25)(,13KJPPmnCpTTmnCpS/66.68ln,ln,1313KJQUW935.13802.19958.5