物理化学习题解学习教案.ppt

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1、p95 题题 2.5 2.5 始态为始态为25，200kPa的的5mol某理想气体，某理想气体，经经a，b两不同途径两不同途径(tjng)到达相同的末态。途到达相同的末态。途径径(tjng)a先经绝热膨胀到先经绝热膨胀到28.57，100kPa，该步骤的功该步骤的功Wa 5.57kJ；再恒容加热到压力；再恒容加热到压力为为200kPa的末态，该步骤的热的末态，该步骤的热Qa 25.42kJ。途。途径径(tjng)b为恒压加热过程。求途径为恒压加热过程。求途径(tjng)b的的Wa和和Qa。第1页/共28页第一页，共29页。p95 题题 2.5途径a1绝热途径a2 恒容途径b恒压解：题给途径(t

2、jng)可表示为第2页/共28页第二页，共29页。,1,25.57kJ+25.42kJ=19.85kJaaaaUUUWQ p95 题题 2.5323/(5 8.314 244.58/100)dm101.678dmVnRTp)()(1212TTnRVVpWb2222/2489.16KTp VnRp TpTkJ94. 7)15.29816.498(314. 85kJ79.27)94. 7(85.19bbWUQ第3页/共28页第三页，共29页。p95 题题 2.73997.04kg m 2.7已知水在25的密度(md) 。求mol水（H2O,l）在25下：（1）压力(yl)从100kPa增加至200

3、kPa时的H； 假设水的密度不随压力改变(gibin)，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。（2）压力从100kPa增加至1MPa时的H。第4页/共28页第四页，共29页。p95 题题 2.7解:因水的摩尔(m r)热力学能近似认为与压力无关，故0U 因为假设水的密度不随压力(yl)改变，故认为此过程为恒容过程， 则)()(12ppmpVpVUHJ8 . 110)100200(04.9971018 ) 1 (33HJ2 .1610)1001000(04.9971018 )2(33H第5页/共28页第五页，共29页。p95 题题 2.9 2.9 某理想气体某理想气体CV,m=5R/

4、2。今有该气体。今有该气体5mol在恒压下温度降低在恒压下温度降低(jingd)50 。求过程的。求过程的W、Q 、U和和H。5196JJ )50(255 m,RTCnUV解:因为(yn wi)理想气体，故J2757J )50(275 m,RTCnHp第6页/共28页第六页，共29页。p95 题题 2.9因为(yn wi)过程恒压，故J2757HQJ2079J )2757(J5196QUW第7页/共28页第七页，共29页。p95 题题 2.11 2.11 4mol某理想气体，某理想气体，Cp,m 5R/2。由始态。由始态100kPa，100dm3，先恒压加热，先恒压加热(ji r)使体积增大到

5、使体积增大到150 dm3，再恒容加热，再恒容加热(ji r)使压力增大到使压力增大到150kPa，求过程的求过程的Q、W、U和和H。解:题给过程(guchng)可表示为 4molp1100kPaV1100dm3T1？ 4molp2100kPaV2150dm3 4molp3150kPaV3150dm3T3？第8页/共28页第八页，共29页。p95 题题 2.1111 1333/100 100/(4 8.3145)K300.68K/150 150/(4 8.3145)K676.53KTpVnRTp VnRkJ75.18J )68.30053.676(235 m,RTCnUVkJ25.31J )6

6、8.30053.676(255 m,RTCnHp121213()100kPa(150 100)dm5.00kJWWWWp VV (18.755)kJ23.75kJQUW 第9页/共28页第九页，共29页。p97 题题 2.22 2.22 某双原子理想气体某双原子理想气体1mol从始态从始态350K，200kPa经过经过(jnggu)如下四个不同过程达到各自如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功的平衡态，求各过程的功W。（1）恒温可逆膨胀(png zhng)到50kPa；（2）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀(png zhng)；（3）绝热可逆膨胀(png zhng)到50kPa；（4

7、）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀(png zhng)。第10页/共28页第十页，共29页。 p97 题题 2.22解：21ln(/)1 8.3145 350 ln(50/200)J4.034kJWnRTpp (1)12212211)(ppnRTpVVpVpW2183JJ200501350314. 8112ppnRT(2)第11页/共28页第十一页，共29页。p97 题题 2.22(3) 该过程(guchng)为绝热可逆过程(guchng)，且4 . 12/R52/R7m,m,VpCC122111rrTpTp2235KT ,m58.3145 (235350)J22.379kJVWnCT UW

8、第12页/共28页第十二页，共29页。p97 题题 2.22(4) 该过程(guchng)为绝热恒外压过程(guchng)UWTnCVpVm,)(2R5)(12122TTnVVp)(25)(121122TTTppT2275KT ,m58.3145 (275350)J21.559kJVWnCT 第13页/共28页第十三页，共29页。p97 题题 2.23 2.23 5mol双原子理想气体双原子理想气体(l xin q t)从始态从始态300K，200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为，先恒温可逆膨胀到压力为50kPa，再绝热可逆压缩到末态压力为再绝热可逆压缩到末态压力为200kPa。求末态温度。求末

9、态温度T及整个过程的及整个过程的Q、W、U和和H。 5molp1200kPaT1300K 5molp250kPaT2300K 5molp3200kPaT3？解:题给过程(guchng)可表示为 恒温可逆绝热可逆第14页/共28页第十四页，共29页。p97 题题 2.23 解：因为过程（2）为理想气体的绝热可逆过程，且 ，故4 . 1113223TpTT3445.80KT kJ15.15J )00.30080.445(255 m,RTCnUVkJ21.21J )00.30080.445(275 m,RTCnHp第15页/共28页第十五页，共29页。J )200/50(ln300314. 85ln

10、12ppnRTWkJ29.17kJ15.15UUW2.14kJkJ)15.1529.17(WWWkJ29.17kJ)14. 2(15.15(WUQp97 题题 2.23第16页/共28页第十六页，共29页。2.26 在带活塞的绝热气缸中有在带活塞的绝热气缸中有4.25mol的的某固态物质某固态物质A及及5mol某单原子理想气体某单原子理想气体B，物质物质A的的Cpm=24.454 Jmol-1K-1。始态。始态温度温度(wnd)T1= 400K ，压力，压力p1= 200kPa。 今以气体今以气体B为系统，求可逆膨胀到为系统，求可逆膨胀到p2= 50kPa时，系统的时，系统的T2及过程的及过程

11、的Q、W、U及及H。 p97 题题 2.26第17页/共28页第十七页，共29页。解：首先(shuxin)以A和B为系统。BA5mol,4.25molnn1212A(s)B(g)A(s)B(g)400K200kPa50kPaTTpp 可逆膨胀-1-1,m(A,s)24.454J molKpC,m(B,g)1.5VCR,m(B,g)2.5pCRp97 题题 2.26第18页/共28页第十八页，共29页。pdVWdUdUdUBA0Q dTCndUVm)B(BBdTCndTCndUpmVm)A()A(AAAVTdVnpdVW/RBVTdVndTCndTCnVmVm/R)B()A(BBAVdVnTdT

12、CnCnVmVm/R/)B()A(BBAp97 题题 2.26第19页/共28页第十九页，共29页。12B12BAlnRln)B()A(VVnTTCnCnVmVm2112B12BAlnRln)B()A(pTpTnTTCnCnVmVm2112B12BAlnlnRln)B()A(ppTTnTTCnCnVmVm21B12BBAlnRlnR)B()A(ppnTTnCnCnVmVmp97 题题 2.26第20页/共28页第二十页，共29页。代入已知条件(tiojin)得1212lnln5ppTT即12512ppTT得到(d do)过程方程式151ppTTK15.30312 . 0122TppTp97 题

13、题 2.26第21页/共28页第二十一页，共29页。再以B为系统(xtng)B,m21-1-1(B)(B,g)()5mol 1.5 8.314 J molK(303.14400)K6.040kJVUUn CTT B,21-1-1( )( , )()5mol 2.5 8.3145J molK(303.14400)K10.067kJp mHH Bn CB g TT p97 题题 2.26第22页/共28页第二十二页，共29页。A,m21-1-1( , )(A,s)()4.25mol 24.454J molK(303.14400)K10.067kJpQU A sn CTT (B,g)6.040kJ

14、10.067kJ16.107kJWUQ p97 题题 2.26第23页/共28页第二十三页，共29页。或由 和 得pVnRT151ppTT411(/)VV T T451 1d( 4)dVVTTT22545111 11121 11B211-1-1d( /)( 4)d(4/)d4()4 52.5 8.3145J molK(303.14400)K16.107kJWp Vp T TVTTTpV TTn R TTmol p97 题题 2.26第24页/共28页第二十四页，共29页。,m21B21B21B21B,m21(B,g)(B,g)()4()(1.54) ()2.5 ()(B,g)()(B)BVpQ

15、UWn CTTn R TTnR TTnR TTn CTTH p97 题题 2.26第25页/共28页第二十五页，共29页。p98 题题 2.27 2.27 已知水(H2O,l)在100的饱和蒸气压 p*=101.325kPa，在此温度、压力下水的蒸发焓 vapHm40.668kJmol-1。求在100，101.325 kPa下使 1 kg水蒸气全部凝结成液体水时的W、Q 、U和H。设水蒸气适用(shyng)理想气体状态方程式。 第26页/共28页第二十六页，共29页。p98 题题 2.27解：此过程(guchng)为恒压相变，故 kJ33.225940.668)kJ(018. 01 mvapH

16、nHQTnpVVpWRgkJ35.172373.15J8.314018. 01kJ)35.17233.2259(WQUkJ98.2086第27页/共28页第二十七页，共29页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第28页/共28页第二十八页，共29页。NoImage内容(nirng)总结p95 题 2.5。途径a先经绝热膨胀到28.57，100kPa，该步骤的功Wa 5.57kJ。再恒容加热(ji r)到压力为200kPa的末态，该步骤的热Qa 25.42kJ。假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。因为假设水的密度不随压力改变，故认为此过程为恒容过程， 则。求过程的W、Q 、U和H。2.11 4mol某理想气体，Cp,m 5R/2。感谢观看第二十九页，共29页。