物理化学习题1(1)演示教学.doc

物理化学习题1(1)

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第二章习题
1.已知100kPa下冰的熔点为0℃，此时冰的比热容Δfush=333.3J/g。水和冰的平均比定Cp分别为4.184J/g·K以及2.000J/g·K。今在绝热容器里向1kg50℃的水中投入0.8kg温度﹣20℃的冰。求：
1)末态温度。
2)末态水和冰的质量。
解：1)假设冰全部融化
ΔH(冰)=m(冰) Δfush+ m(冰) Cp(冰) [0℃-（-20℃）]+ m(冰) Cp(水)(t-0℃)
=800×333.3+800×2.000×20+800×4.184t
=298640+33472t
ΔH(水)=m(水) Cp(水) (t-50℃)
=1000×4.184×(t-50)
=4184t-209200
因为容器为绝热，所以ΔH=0。既有ΔH(冰)+ ΔH(水)=0
298640+33472t=4184t-209200
t=-11.8℃﹤0℃ 故而冰没有完全融化
当50℃水降温到0℃时，
ΔH(水) ′= m(水) Cp(水) (0-50℃)=1000×4.184×(-50)=- 209200J
当-20℃冰升温到0℃时，
ΔH(冰) ′= m(冰) Cp(冰) [0-(-20℃)]=800×2.000×20=32000J
|ΔH(水) ′|＞|ΔH(冰) ′|
所以冰只有部分融化，形成冰水混合物，则t=0℃。
2)假设熔化的冰的质量为x，得到
ΔH=ΔH(冰)+ ΔH(水)
= m(冰) Cp(冰) [0-(-20℃)]+xΔfush+ m(水) Cp(水) (0-50℃)=0
x=0.532kg
末态水的质量为1kg+0.532kg=1.532kg
末态冰的质量为0.8kg-0.532kg=0.268kg
2.已知水在100℃,101.325kP下的摩尔蒸发焓ΔvapHm=40.668kJ/mol,试分别计算下列两个过程的Q，W, ΔU，H。

（1）在100℃,101.325kP下,1kg水蒸发成水蒸气；
（2）在恒定100℃的真空容器里，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kP.
解：(1)由题意可知：ΔH=nΔvapHm==2257kJ
Qp=ΔH=2257kJ; V1=0; V2=;
可得W=﹣=﹣Pdv=﹣172.2kJ;
所以ΔU=Q+W=2259﹣172.25=2085kJ;
(2)由于为真空容器，故而Pamb=0,则W=﹣PambΔV=0;
ΔH=nΔvapHm==2257kJ;
由于ΔH=ΔU+Δ(PV)= ΔU+0=ΔU; ΔU=Qv+W= Qv;
代入得：ΔU= Qv =2085kJ;

第三章习题
1. 1mol理想气体在T=300k下，从始态100kpa经历下列各过程达到各自的平衡态。求各过程的Q 、 ΔSiso
（1）可逆膨胀至末态压力50kp；
（2）反抗恒外压50kp不可逆膨胀至平衡态；
（3）向真空自由膨胀至原体积的2倍。
解：三个过程经不同路径达到同一末态，故ΔS相等。

（1）

（2）不可逆膨胀，则

（3）真空自由膨胀 则

2. 5mol单原子理想气体从始态300K,50KPa先绝热可逆压缩至100KPa,再恒压冷却使体积缩小至85dm3.求整个过程的Q,W，.
.解：过程一：绝热可逆压缩

过程二：恒压冷却

故整个过程中：

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