物理化学第一定律省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1 mol水蒸气（水蒸气（HO，g）在）在100，101.325 kPa下全下全部凝结成液态水。求过程功。假设：相对于水蒸气体部凝结成液态水。求过程功。假设：相对于水蒸气体积，液态水体积能够忽略不计。积，液态水体积能够忽略不计。2.2H2O(l)100 101.325kPaH2O(g)100 101.325kPaW=p环环(V2 V1)=p(V1)nRT =1 8.314 373.153102.4J10/10/1第1页 始态为始态为25，200kPa5 mol理想气体理想气体,经经a,b两不两不一样路径抵达相同末态。路径一样路径抵达相同末态。路径a先经绝热膨胀到先经绝热膨胀到 28.57 ，100kPa，步骤功，步骤功Wa=5.57kJ；再恒容加；再恒容加热到压力热到压力200kPa末态末态,步骤热步骤热Qa=25.42kJ。路径。路径b为恒为恒压加热过程。压加热过程。求路径求路径bWb及及Qb。5 mol Pgp1=200kPaT1 25 5 mol Pgp2=100kPaT2 -28.57 5 mol Pgp3=200kPaT3(1)绝绝热热(2)恒恒容容2.5路径路径b 恒压恒压10/10/2第2页5 mol Pgp1=200kPaT1 25 5 mol Pgp2=100kPaT2 -28.57 5 mol Pgp3=200kPaT3(1)绝绝热热(2)恒恒容容T3=2T22 （273.1528.57）489.16 K UQaWa QbWbWb=p环环(V3 V1)nR T =5 8.314 191.017940.3JQb（QaWa）Wb =(25.425.57)+7.94=27.79 kJ路径路径b 恒压恒压10/10/3第3页 某某理想气体理想气体CVm=3/2R。今有该气体今有该气体5mol在恒容下温度升高在恒容下温度升高50。求过程。求过程W,Q,U 及及 H.W=02.85mol理想气体理想气体T1V15mol理想气体理想气体T2=T1+50 V2=V1 恒容恒容Q=U=nCVm T =5 3/2R 50=3.118 103 J H =nCpm T=5 5/2R 50=5.196 103 J 10/10/4第4页 4mol某某理想气体，理想气体，Cp,m=7/2R。由始态由始态100kPa,100dm3 先恒压加热使体积增大到先恒压加热使体积增大到150dm3，再恒容加热使压力增，再恒容加热使压力增大到大到150kPa。求过程。求过程W,Q,U,和和 H.U n CV,m(T3 T1)=CV,m(p3V3 p1V1)/R=18750J H n Cp,m(T3 T1)=Cp,m(p3V3 p1V1)/R=31250JW=W1+W2=W1=p2(V2 V1)=100 103Pa (150100)103m3 =5000JQ=U W=18750+5000=23750J2.11第四版第四版 4 mol Pgp1=100kPaV1=100dm34 mol Pgp2=100kPaV2=150dm34 mol Pgp3=150kPaV2=150dm3 3(1)恒恒压压(2)恒恒容容10/10/5第5页解法210/10/6第6页10/10/7第7页 1mol某某理想气体于理想气体于27，101.325kPa始态始态下下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97，250.00kPa。求过程。求过程W,Q,U,H。已知气体。已知气体CV,m=20.92 JmolK-1。2.11第五版第五版 1mol PgT1=300Kp1=101.325kPa1 mol Pg T2=T1=300Kp2=1 mol PgT3=370Kp3=250.00kPa(1)恒温恒温(2)恒容恒容10/10/8第8页 U n CV,m(T3 T1)=20.92(370300)=1464J Hn Cp,m(T3 T1)=（20.92+8.314）(370300)=2046Jp2=p3 T2/T3=250 300/370=202.70kPaW=W1+W2=W1=p2(V2 V1)=nRT(1 p2/p1)=8.314 300 (1 202.70/101.325)=2496 JQ=U W=1464 2496=1032J1mol PgT1=300Kp1=101.325kPa1 mol Pg T2=T1=300Kp2=1 mol PgT3=370Kp3=250.00kPa(1)恒温恒温(2)恒容恒容10/10/9第9页 容积为容积为0.1m3恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ，4molAr(g)及及150 ，2molCu(s)。现将隔板撤掉，整个系统到。现将隔板撤掉，整个系统到达热平衡，求末态温度及过程达热平衡，求末态温度及过程 H.已知：已知：Ar(g)和和Cu(s)摩尔定压热容摩尔定压热容 Cp,m分别为分别为20.786 JmolK1及及24.435 JmolK1，且假设均不随温度而变。，且假设均不随温度而变。Q=0，W=0，U 0DU U Ar(g)+UCu(s)=0DU n CV,m Ar(g)(T T1)+n Cp,m Cu(s)(T T2)=0T=347.38 K H =n Cp,m Ar(g)(T T1)+n Cp,m Cu(s)(T T2)=2469J2.15 10/10/10第10页 已知水在已知水在100 ，101.325 kPa下摩尔蒸发焓下摩尔蒸发焓 vapHm=40.668 kJmol-1，试分别计算以下过程，试分别计算以下过程Q,W,U及及 H。（1）在）在100 ，101.325 kPa下，下，1kg水蒸发为水蒸汽；水蒸发为水蒸汽；（2）在恒定）在恒定100 真空容器中，真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸汽，而且水全部蒸发为水蒸汽，而且水蒸汽压力恰好为水蒸汽压力恰好为101.325 kPa。2.21 n mol H2O(l)100 101.325kPan mol H2O(g)100 101.325kPa（1）T p（2）向真空蒸发）向真空蒸发n=1000/18=55.56 mol10/10/11第11页恒压、恒压、W=0 过程，过程，Qp=H n vapHm=55.56mol 40.668 kJmol-1=2259kJW=p(Vg Vl)=pVg =nRT =55.56 8.314 373.15=172.3 103 J=172.3 kJ DU Q+W =2259 172=2087 kJn mol H2O(l)100 101.325kPan mol H2O(g)100 101.325kPa（1）T p10/10/12第12页向真空蒸发，向真空蒸发，p环环=0，W=0，Q=U过程（过程（2）与过程（）与过程（1）一直态相同，）一直态相同，所以两过程所以两过程 U及及 H相同。相同。Q=U=2087 kJ，H2259kJn mol H2O(l)100 101.325kPan mol H2O(g)100 101.325kPa（2）向真空蒸发）向真空蒸发 pamb=010/10/13第13页 已知水已知水(H2O,l)在在100 摩尔蒸发焓摩尔蒸发焓 vapHm=40.668 kJmol-1，水和水蒸汽在，水和水蒸汽在25100 间平均摩尔定压热容分别为间平均摩尔定压热容分别为Cp,m(H2O,l)=75.75Jmol-1K-1和和Cp,m(H2O,g)=33.76Jmol-1K-1。求在。求在25 时水摩尔蒸发焓时水摩尔蒸发焓。2.26 10/10/14第14页 某双原子某双原子理想气体理想气体1mol从始态从始态350K，200kPa经过以经过以下四个不一样过程到达各自平衡态，求各过程功下四个不一样过程到达各自平衡态，求各过程功W。（1）恒温可逆膨胀到）恒温可逆膨胀到50kPa；（2）恒温反抗）恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀；恒外压不可逆膨胀；（3）恒温向真空膨胀到）恒温向真空膨胀到50kPa；（4）绝热可逆膨胀到）绝热可逆膨胀到50kPa；（5）绝热反抗）绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。恒外压不可逆膨胀。2.38 10/10/15第15页10/10/16第16页10/10/17第17页10/10/18第18页10/10/19第19页 25 下，密闭恒容容器中有下，密闭恒容容器中有10g固体萘固体萘C10H8(s)在过量在过量O2(g)中完全燃烧成中完全燃烧成CO2(g)和和H2O(l)。过程放热。过程放热401.727 kJ。求：。求：（1）C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)反应进度；反应进度；（2）C10H8(s)（3）C10H8(s)2.27 10/10/20第20页 25 下，密闭恒容容器中有下，密闭恒容容器中有10g固体萘固体萘C10H8(s)在过量在过量O2(g)中完全燃烧成中完全燃烧成CO2(g)和和H2O(l)。过程放热。过程放热401.727 kJ。求：。求：（1）C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)反应进度；反应进度；（2）C10H8(s)（3）C10H8(s)10/10/21第21页 已知已知25 甲酸甲酯标准摩尔燃烧焓甲酸甲酯标准摩尔燃烧焓 为为-979.5kJmol-1,甲酸（甲酸（HCOOH,l）、甲醇（）、甲醇（CH3OH,l）、水（）、水（H2O,l）及二氧化碳（）及二氧化碳（CO2,g）标准摩尔生成焓分别为）标准摩尔生成焓分别为 -424.72kJmol-1，-238.66kJmol-1,-285.83kJmol-1 及及-393.509 kJmol-1。应用这些数据求。应用这些数据求25时以下反应标准摩尔反应焓。时以下反应标准摩尔反应焓。HCOOH(l)+CH3OH(l)=HCOOCH3(l)+H2O(l)2.31 10/10/22第22页10/10/23第23页10/10/24第24页+2O2+2O210/10/25第25页思索题思索题 2.一气体从某一状态出发，经绝热可逆压缩或经恒温一气体从某一状态出发，经绝热可逆压缩或经恒温可逆压缩到一固定体积，哪种压缩过程所需功大，为何可逆压缩到一固定体积，哪种压缩过程所需功大，为何？假如是膨胀，情况又将怎样？假如是膨胀，情况又将怎样？10/10/26第26页绝热过程Q=0 U=w10/10/27第27页