物理化学第二、三章习题.ppt

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1、热力学部分 总结,主要计算公式,，,，,4.单纯PVT变化 U、H的计算,，,5.理想气体绝热可逆过程方程,热力学部分 总结,，,，,，,6.化学反应焓变计算公式：,7.体积功定义式,1）自由膨胀过程向真空膨胀,2）等容过程,P外=0，W=0,W=P外dV,dV=0，W=0,3）等温可逆膨胀,4）理想气体绝热可逆体积功计算,热力学部分 总结,8.熵的定义,热力学部分 总结,不等式判别过程自发进行的方向；等式作为系统平衡的判据,热力学部分 总结,9.S、A、G 判据,10.G 及A 的计算,热力学部分 总结,恒T过程,非恒T,1）单纯 PVT 变化,恒T,2）,3）化学反应的 计算,热力学部分

2、总结,11.克拉佩龙方程,在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，上式表示蒸气压随温度的变化率。,热力学部分 总结,可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。,克-克方程,热力学部分 习题,一、填空题,在300K的常压下，2 mol 的某固体物质完全升华过程的体积功W=()一定量单原子理想气体经历某过程的（pV）=20 kJ，则此过程的U=（）；H=（）系统内部及系统与环境之间，在（）过程，称为可逆过程。,热力学部分 习题,一、填空题答案,-4.99 kJ W=-p V=-pVg=-nRT=（-2 8.314 300）J=-4.99 kJ2.30 kJ；50 kJ U=nCv,m T=n

3、 1.5R T=1.5（pV）=30 kJ；H=nCp,m T=n 2.5R T=2.5（pV）=50 kJ；3.一系列无限接近平衡条件下进行的一定量单原子理想气体经历某过程的（pV）=20 kJ，则此过程的U=（）；H=（）系统内部及系统与环境之间，在（）过程，称为可逆过程。,热力学部分 习题,二、选择题,一定量的某种理想气体从 同一始态T1，p1，V1出发，经绝热可逆过程膨胀至T2，p2，V2，和反抗恒定外压p2绝热膨胀至T2,V2,则T2（）T2，在数值上W（不可逆）（）W（可逆）。(a),;(b);(c),;(d),2.在一保温良好、门窗紧闭的房间内，放有电冰箱，若将电冰箱门打开，不断

4、向冰箱供给电能，室内的温度将（）(a)逐渐降低;(b)逐渐升高;(c)不变;(d）无法确定,热力学第一定律 习题,二、选择题,3.已知25 oC时，金刚石的标准摩尔生成焓=1.90 kJ mol-1，石墨的标准摩尔燃烧焓=-393.51 kJ mol-1，则金刚石的标准摩尔燃烧焓=（）(a-391.61 kJ mol-1;(b)-393.51 kJ mol-1;(c)-395.41 kJ mol-1;(d)无法确定4.在101.325kPa,-5oC条件下过冷水结冰，则此过程的H（）；S（）；G（）；S环（）。(a)0;(b)=0;(c)0;(d）无法确定,5、下列说法中，哪一种是不正确的（)

5、(A)隔离系统中的熵永不减少(B)在绝热过程中系统的熵绝不会减少系统处于平衡态时熵值最大(D)任何热力学过程不可能出现S（环境+系统）0 6、封闭系统经任意循环过程，则（）(A)Q 0(B)W0(C)Q+W0(D)以上均不对7、理想气体模型的基本特征是()(A)分子不断地作无规则运动、它们均匀分布在整个容器中(B)各种分子间的作用相等,各种分子的体积大小相等(C)所有分子都可看作一个质点,并且它们具有相等的能量(D)分子间无作用力,分子本身无体积8、下述说法何者正确：()(A)水的生成焓即是氧气的燃烧焓(B)水蒸汽的生成焓即是氧气的燃烧焓(C)水的生成焓即是氢气的燃烧焓(D)水蒸汽的生成焓即是

6、氢气的燃烧焓,热力学第一定律 习题,二、选择题答案,(c)W=U=nCv,m T，W（绝热可逆）W（绝热不可逆），所以T2T2(b)因环境对系统做了电功，所以室内温度将升高(c)C（石墨）：C（金刚石），由公式 可计算金刚石的标准摩尔燃烧焓=（-393.51-1.9）kJ mol-1=-395.41 kJ mol-1(c)(c)(c)(a)同样T、P下，冰的有序度大于水的，恒温恒压下过冷水结冰是自发过程，G0(c);6.(c);7.(d);8.(c),热力学第一定律 习题,三、计算题,2.5 始态为 25 oC，200KPa的5 mol 某理想气体，经 a，b两个不同途径到达相同的末态。途径a

7、先绝热膨胀到-28.57 oC，100 kPa，步骤的功Wa=-5.57 kJ；再恒容加热到压力200kPa的末态，步骤的热Qa=25.24 kJ。途径b为恒压加热过程，求途径b的Wb 及Qb。,2.5 解：先确定系统的始、末态,热力学第一定律 习题,对于途径b，其功为：,相同始末态间 U相等，根据热一律：,热力学第一定律 习题,2.10 2 mol 某理想气体 Cp,m=3.5R。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力升高到 200KPa，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3。求整个过程的W，Q,U，H。,解：过程图示如下：,热力学第一定律 习题,p1V1=p3V3，则T3=T

8、1，对于理想气体H和U只是温度的函数，所以H=U=0,该途径只涉及恒容和恒压过程，因此先计算功更为方便。,根据热一律,热力学第一定律 习题,2.11 1 mol 某理想气体于27oC，101.325 kPa 的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97oC，250.00 kPa。求过程的W，Q,U，H。已知气体的Cv,m=20.92 J mol-1K-1,解：过程图示如下：,热力学第一定律 习题,因为V2=V3，则p2/T2=p3/T3，p2=p3T2/T3=250.00300.15/370.15 kPa=202.72 kPaW2=0,所以 W=W2+W1=2.497 kJ，,热

9、力学第一定律 习题,2.38 某双原子理想气体1mol从始态350K，200kPa 经过如下五个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。（1）恒温可逆膨胀到50kPa；（2）恒温反抗50 kPa横外压的不可逆膨胀；（3）恒温向真空膨胀到50 kPa；（4）绝热可逆膨胀到50 kPa；（5）绝热反抗50 kPa恒外压的不可逆膨胀,解：,（1）,热力学第一定律 习题,（4）,（2）,（3）,因为 Q=0，所以：,热力学第一定律 习题,（5）,热力学第一定律 习题,2.39 5 mol双原子 理想气体从始态300K，200kPa，先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa，再绝热可逆压缩至末态压力200k

10、Pa。求末态温度T及整个过程的 W，Q,U，H。,解：过程图示如下：,要确定T3，只需对第二步应用可逆过程方程式。,热力学第一定律 习题,热力学第一定律 习题,例题、已知水在100、101325Pa下的摩尔蒸发焓vapHm=4064kJmol-1，试求4mol水在100、101325Pa下变为水蒸气过程的Q、W、U、S、G各为若干？(水的体积与水蒸气的体积相比较可忽略不计，水蒸气可作为理想气体),解：题给过程可以表示为 n=4mol H2O（l）100 H2O（g）101325Pa 因始末态处于平衡态，故此过程为恒温、恒压可逆相变过程。Q=H=nvapHm=4mol4064KJmol-1=16256KJ（2）W=p（VgVl）=pVg=nRT=（4831437315）J）=12409kJ（2）U=Q+W=HnRT=15015KJ）（2）S=H/T=16256103J/37315K=43564J/K（2）G=HTS=0（2）,