第一章作业及答案.docx

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1、热力学第确定律22. 某双原子志向气体1mol从始态350K，200Kpa经过如下四个不同的过程到达各自的平衡态。求各过程的功：（1）恒温可逆膨胀至50Kpa；（2）恒温抗拒50 Kpa恒外压膨胀50Kpa；（3）绝热可逆膨胀至50Kpa；（4）绝热抗拒50Kpa恒外压膨胀到50Kpa。解：（1） W=-=RTlnV1/V2=RTlnP2/P1 W=8.314*350ln(50/200)=-4.034KJ (2) W=-P2*（V2-V1）=-P2*(RT/P2-RT/P1)=P2/P1*RT-RT =-3/4RT=-3/4*8.314*350=-2.183KJ (3) =Cpm/Cvm=7/

2、2R/5/2R=1.4 绝热过程方程：（T2/T1）*(P2/P1)(1-)/=1 T2/350=(200/50)-0.4/1.4 T2=350*(1/4)0.4/1.4=235.5K W=U=Cvm*(T2-T1)=5/2*R*(235.5-350)=-2.38KJ (4)Q=0, U=W Cvm*(T2-T1)=-P2*(V2-V1) 5/2*R*(T2-T1)=-P2*(RT1/P2-RT2/P1) 7/2*T2=11/4*T1 T2=275K W=U=Cvm(T2-T1)=5/2*R*(275-350)=-1.559KJ23. 5mol双原子志向气体从始态300K，200Kpa，先恒温

3、可逆膨胀到压力为50Kpa，再可逆压缩（绝热）到200 Kpa，求末态的温度，及整个过程的Q、W、U及H。T1=300K 恒温可逆 T2=300K 绝热可逆 T3=P1=200Kpa 双原子志向气体 P2=50KPa P3=200KPa 5mol解:T3=T2*(P2/P1)(1-)*=445.8K =1.4U=nC(T-T)=5*8.314*(445.8-300)*5/2 =15.15KJH=nCpm(T3-T1)=21.21KJQ=Q1=-W1=PdV=nRTlnV2/V2=nRTlnP1/P2Q=17.29KJW=U-Q=15.15-17.29=-2.14KJ32. 已知水（H2O）在1

4、00oC时的摩尔蒸发焓为vapHm =40.668 KJ/mol。水与水蒸气在25-100oC之间的平均恒压摩尔热容分别为Cpm(H2O l) =75.75J/Kmol,Cpm(H2O g) =33.76J/molK。求在25oC时的摩尔蒸发焓。解：法一： H2O(l) H2O(g) vapHmp(T1) T1=100 T1=100vapHmp(T2)= vapHm= vapHmp(T2=25)=40.668*103+(25-100)*(33.76-75.75) =43.82KJ/mol.K法二：设H2O(l)按如下过程生成H2O(g) H2O(l) H2O(g) 100 100 H2O(l)

5、 H2O(g) 25 25 vapHm(T2)= vapHm(T1)-Cpm(水)*(25-100)-Cpm(汽)*（100-25）=43.067KJ/mol37. 已知25oC时甲酸甲酯的cHm = -979.5KJmol-1，甲酸、甲酯、水及CO2的标准摩尔生成焓fHm分别为-424.72 KJ/mol，-238.66 KJ/mol，-285.83 KJ/mol及-393.509 KJ/mol。计算25oC时 HCOOH + CH3OH = HCOOCH3 + H2O的标准摩尔反响焓。解：求fHm(甲酸甲酯) HCOOCH3+2O22H2O(l)+2CO2 fHm(甲酸甲酯)=2fHm（H

6、2O）+2fHm(C2O)- fHm(酯) fHm(酯)=-979.5-2*（-393.509）-2*（-285.83） =-379.178KJ/molHCOOH + CH3OH = HCOOCH3 + H2OrHm=fHm(酯)+fHm(H2O)-fHm（酸-）fHm（醇） =-379.178-285.83+424.72+238.66 =-1.628KJ/mol40. 甲烷与过量50%的空气混合，为使恒压燃烧的最高温度到达2000oC，求燃烧前混合气体的温度。(空气yo2=0.21，yw2=0.79）。解：CH4+3O2+N2(3*0.79/0.21=11.286)H1=(Cpm(CH4)+

7、3*Cpm(O2)+11.286*CpmN2)*(298-T1)=553.14*(298-T1)*10-3KJ CH4+3O2+11.826N2 298K rHm=fHm(CO2)+2fHm(H2O)-fHm(CH4)=-802.335KJCO2+2H2O(g)+O2+11.286N2 298K H3=(2273-298)(Cpm(CO2)+2Cpm(H2O)+Cpm(O2)+11.826* Cpm(N2)CO2+2H2O+O2+11.286N2 2273KH3=1975*548.56=1083406J=1083.406KJQp=H1+rHm+H3=0553.14*(298-T1)*10-3+1083.406-802.335=0T1=808.4K=535.4第 5 页