辽宁科技大学1/29辽宁科技大学物理化学课后习题答案学院：材料与冶金学院专业：金属材料工程辽宁科技大学2/29第一章化学热力学基础姓名：刘绍成学号：120103208026金材10-1-16-34P82(1-1)10mol理想气体由25℃，1.00MPa。设过程为：（i）向真空膨胀；（ii）对抗恒外压0.100MPa膨胀。分别计算以上各过程的体积功。解：(i)向真空膨胀P外=0，由W=-PΔV得W=0.(ii)（ii）P1V1=nRTV1=24.777m3;因为是恒温过程，故V2=21PPV1=66101.0101777.24=247.77m3W=-21vvPdv=-P(V2-V1)=-22.2995J小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT;TPV=常数；W=-21vvPdv等公式。P82(1-3)473k,0.2MPa，1dm3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I）定温膨胀到3dm3；（II）定容升温使压力升到0.2MPa；（III）保持0.2MPa降温到初始温度473K。（i）在p-v图上表示出(ii)p外=0.100MPa(i)向真空膨胀T=273kP1=1.00MPan=10molv1state1T=273kP2=0.1MPan=10molv2state2辽宁科技大学3/29该循环全过程；（ii）计算各步及整个循环过程的Wv、Q，ΔU，及ΔH。已知双原子分子理想气体Cp,m=27R。解：dT=0dV=0dP=0P1V1=nRT1n=111RTVP=4733145.8101102.036mol=0.0509mol,P1V1=P2V2P2=21VVP1=31×0.2×106=0.067MPa,T2=21PPT1=6316102.0102.0×473K=1419K.(i)恒温膨胀AB△Ui=0，△Hi=0.T1=473kP1=0.2MPaV1=1dm3AT1=473kP2=V2=3dm3BT2=P1=0.2MPaV2=3dm3CT1=473kP1=0.2MPaV1=1dm3A辽宁科技大学4/29Wi=-21vvPdv=-nRTln12vv=-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.Qi=-W=219.92J.(ii)等体过程BC因为是等体积过程所以Wii=0,Qii=△Uii=nCV,m△T=n(Cp,m-R)(T2-T1)=0.0509×(27-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J;△Hii=nCp,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J.(iii)等压过程CAWiii=-P△V=-P(V1-V2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△Hiii=nCp,m△T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J△Uiii=nCV,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89JQ=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0,△H=0;Q=-W=-180.08J.小结：此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用，内能和焓只是过于温度的函数。所用公式有：Cp,m-CV,m=R;△U=nCV,m△T;△H=nCp,m△T;W=-P△VP82(1-4)10mol理想气体从2×106Pa、10-3m3定容降温，使压力辽宁科技大学5/29降到2×105Pa，再定压膨胀到2×10-2?，求整个过程的Wv，Q，ΔU和ΔH。解：PIA（P1,V1,T1）n=10mol,P1=2×106Pa,V1=10-3m3,IIB（P2,V2,T3）P2=2×105PaV2=2×10-2m3V1V2VP1V1=nRT1T1=nRVP11=23.77KT2=12PPT1=0.1×23.77K=2.377K;T3=12vvT2=23.77K;WI=0WII=-21vvPdv=-P2(T2-T1)QI=△UI=nCv,m△T=nCv,m(T2-T1)△U2=nCv,m(T3-T2)△HI=△UI+△PV=△U+nR(T2-T1)QII=△HII=△UII+△PV=△UII+nR(T3-T2)WV=WI+WII=-P2(T2-T1)=-2×105×(10-2-10-3)=-1800J因为T1=T2所以△U=0，△H=0;Q=-W=1800J.小结：此题考查U=f(T);H=f(T);以及热力学第一定律的公式U=W+Q.P821-510mol理想气体由25℃，106Pa膨胀到25℃，105Pa，辽宁科技大学6/29设过程为：（i）自由膨胀；（ii）对抗恒外压105Pa膨胀；（iii）定温可逆膨胀。分别计算以上各过程的W、Q、ΔU和ΔH。解：（i）自由膨胀P外=0，由W=-PΔV得W=0；又因是等温过程，所以△H=0，△U=0，故Q=0.（ii）因是等温过程，所以△H=0，△U=0;Wv=-P(V2-V1)=-105(2PnRT-1PnRT)=-105×(510298314.810-610298314.810)=22.3JQ=△U-W=22.3J（iii）因是等温过程，所以△H=0，△U=0;Wv=-21vvPdv=-nRTln12vv=-10×8.314×298×ln10=-57.05KJ;Q=-Wv=57.05KJ小结：此题考查U=f(T);H=f(T);Wv=-21vvPdv等公式P82(1-6)氢气从1.43dm3,3.04×105Pa，298.15K可逆膨胀到2.86dm3。氢气的Cp,m=28.8J·K-1·mol-1,按理想气体处理。（i）求终态的温度和压力；（ii）求该过程的Q、Wv、ΔU和ΔH。解：Cv,m=28.8-8.3145=20.4855J·K-1·mol-1r=mvmpCC,,=7/5辽宁科技大学7/29（i）由理想气体绝热可逆过程方程得：T1Vr-1=T2V2r-1T2=(21vv)r-1T1=0.50.4×298.15=225.9K;P1V1=常数P2=(21vv)rP1=0.51.4×3.04×105=1.15×105Pa;(iii)有题知...
