物理化学天大版作业问题

物理化学物理化学 天津大学第四版天津大学第四版 作业问题作业问题 华南理工大学应用化学系葛华才编写华南理工大学应用化学系葛华才编写2004.6.102004.6.10 第第 1 10202030304040505060607070909101011111212 章章 第一章第一章 气体的性质气体的性质 作业问题作业问题 1.5 状态变化 瓶 1（n, p,V, T）瓶 2（n, p,V, T）→瓶 1（n1, p’,V, T）瓶 2（n2, p’,V, T’） 本题的关键是要找变化前后的守恒量物质的量 ，建立关系式 2n n1 n2 再利用理想气体状态方程npV/RT 即可求解。 1.6漏写坐标轴名和图名。使用非国标单位atm。没给出计算的数值。 H23dm3N21dm3 pTpT 恒 T 混合 H2 ,N24dm3 pT 1.9．两种气体的恒温混合过程如下 1 混合后的总压 p’ nRT/V [nN2nH2]RT/4dm3 [p1dm3/RT p3dm3/RT] RT/4dm3 p 即等于混合前的压力。 2 摩尔体积 Vm V/n RT/p ，仅与温度和（系统）压力有关。混合前后温度和压力均 相同，所以摩尔体积相同。注意应用时应为总压，不能用分压。 3 过程为恒温恒压混合且是理想气体，所以混合前纯组分的体积即为分体积 VH2 3 dm3,VN2 1dm3；[ 亦可按 VH2 yH2 V总 计算] 分压比 pH2 pN2 yH2 yN2 nH2/ nN2 p3dm3/RT/ p1dm3/RT 3 1 1 / 20 对于理想气体 分压是指某组分占所有可空间所具有的压力； 分体积是指某组分压力为 总压时具有的体积。 1.17 系统状态变化如下 T1300K p1101.325kPa 恒 V T2300K p2 对于容器中的水气，是非恒质量过程，关系复杂；而空气的变化是恒质量且恒容过程，因 此可根据理想气体状态方程，建立空气状态变化的关系式n 空气 p空气V/RT，即 p1-3.567kPaV/RT1 p2-101.325kPaV/RT2 所以p2101.325kPa p1-3.567kPa T2 /T1 101.325kPa 101.325kPa-3.567kPa373.15K/300K 222.920 kPa 本题的关键是空气的量和体积不变建立方程求压力。 另外需知水在 100 ℃ 时的饱和蒸气压为 101.325kPa（作为常识需知 ） 。 总压 空气分压 水的饱和蒸气压 2 / 20 第第 2 2 章章 热力学第二定律热力学第二定律【 【到开始到开始】】 作业问题 5 解状态变化如下H 1mol H2Ol T1373.15K p1101325Pa H1Q1 H 1mol H2Og T3373.15K p340530Pa H20 （1）恒压过程 1mol H2Og T2373.15K p2101325Pa （2）恒温过程 H  H1 H2 Q10 Q1 U  H- pV Q1–p3V3–p1V1 ≈ Q1–nRT3 2.18 解绝热恒外压过程 Q0,U nCV,mT2T1，W p2 V2V1＝nRp2 [T2/p2T1/p1] 利用热力学第一定律U W 建立方程求 T2，其中 nCV,m＝nACV,m,A＋nBCV,m,B HnCp,mT2T1 2.22 解4 思路与 2.18 相同。 2.30 解状态变化如下 1mol H2Og T5453.15K p51000.2kPa 4 升压 1mol H2Og T3373.15K p3101325Pa H 0 1mol H2Og T4453.15K p4101325Pa 1mol H2Ol T1293.15K p1101325Pa H （1）升温H 1mol H2Ol T2373.15K （2）正常 p2101325Pa （3） 注意注意对于复杂的变化过程T 变、p 变、相变过程，通常分解成多步骤 （1）变温到（正常）相变温度； 3 / 20 （2）恒 T、p 正常相变； （3）变温到终态温度。这个过程仍可分解为恒压、恒容或恒温等过程，主要看计算 公式的使用条件。 对于液（固）相或理想气体的纯变温过程（又称pVT 过程） ，U、H 认为是温度的函 数，故无须考虑是否恒压或恒容过程。 对于过程热的计算说明本过程为非恒压过程，严格说无法计算；但考虑到始态为液 体，压力影响不大，所以可近似为恒压过程，所以Q≈Qp≈H。 4 / 20 第三章第三章 热力学第二定律热力学第二定律 作业问题作业问题 【【到开始到开始】】 3-28 解1 设乙醚完全挥发为气体，则其压力 pnRT/V0.1mol8.3145JK-1mol-1308.66K/0.01m3 25664Pa 该压力小于饱和蒸气压 101325Pa，所以假设成立。 乙醚l T308.66K  H1, S  H, S 乙醚g T308.66K  H3, S3 乙醚l T308.66K  H2, S2 乙醚g T308.66K 2 乙醚的气化过程可用下框图描述 过程（1） 为凝聚态的恒温变压过程，H1≈0, S1≈0 过程（2） 为乙醚的平衡（可逆）相变过程， H1＝n vapHm 0.1mol25.104kJmol-1 2.5104kJ  S1＝H1/T 2.5104kJ /308.66K 8.133JK-1mol-1 过程（3） 气相恒温变压过程，设为理想气体过程，H3＝0 S1＝nRlnp3/p4 0.1mol8.3145JK-1mol-1ln101325Pa/25664Pa 1.142 JK-1mol-1 所以H＝H1＋H2＋H3＝ 02.51040kJ2.5104kJ S＝S1＋S2＋S3＝ 08.1331.142 JK-1mol-19.275 JK-1mol-1 其他量利用始终态的变化进行计算 过程恒容QvU＝H- pVH- p4V4- p1V1 2510.4J – 25664Pa0.01m3-0 5 / 20 2253.8J 注意本题的U 亦可按H 的方式分步计算，但比较繁。但 Q 不能分步算因为这些 步骤是假设的，并非实际过程，故两者的热效应不一样。 O2g,Sm T1298.15K p1100000Pa 恒压，  S1 O2g T2373.15K p2100000Pa S  变压， S