物化1-7章答案

2.6 4mol某理想气体,温度升高20℃, 求ΔH-ΔU的值。

解: 理想气体 n = 1mol Cp,m-CV,m = R

应用式(2.4.21) 和 (2.4.22)

ΔH = n Cp,mΔT ΔU = n CV,mΔT

∴ΔH-ΔU = n(Cp,m-CV,m)ΔT = nRΔT = 665.12J

2.7 已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·m-3。求1mol水(H2O,l)在25℃下:(1)压力从100kPa增加至200kPa时的ΔH;(2)压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。假设水的密度不随压力改变,在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。

解: 已知 ρ= 997.04kg·m MH2O = 18.015 × 10 kg·mol

凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 VH2O = m /ρ= M/ρ

-3

-3

-1

ΔH - ΔU = Δ(pV) = V(p2 - p1 )

摩尔热力学能变与压力无关, ΔU = 0

∴ΔH = Δ(pV) = V(p2 - p1 )

1) ΔH - ΔU = Δ(pV) = V(p2 - p1 ) = 1.8J 2) ΔH - ΔU = Δ(pV) = V(p2 - p1 ) = 16.2J

2.8 某理想气体Cv,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W,Q,ΔH和ΔU。

解: 理想气体恒容升温过程 n = 5mol CV,m = 3/2R

QV =ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0

ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT

= n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ 2.9 某理想气体Cv,m=5/2R。今有该气体5mol在恒压下温度降低 50℃。求过程的W,Q,ΔUΔH和ΔH。

解: 理想气体恒压降温过程 n = 5mol

CV,m = 5/2R Cp,m = 7/2R

Qp =ΔH = n Cp,mΔT = 5×3.5R×(-50) = -7.275kJ W =-pambΔV =-p(V2-V1) =-(nRT2-nRT1) = 2.078kJ

ΔU =ΔH-nRΔT = nCV,mΔT = 5×2.5R×(-50) = -5.196kJ

2.10 2mol某理想气体,Cp,m=7/2R。由始态100kPa,50dm3,先恒容加热使压力升高至200kPa,再恒压冷却使体积缩小至25dm3。求整

个过程的W,Q,ΔH和ΔU。

解: 理想气体连续pVT变化过程. 题给过程为 n = 5mol CV,m = 5/2R Cp,m = 7/2R

恒压 (2)

恒容 (1)

p1 =100kPa p2 = 200kPa p3 = p2

V1 = 50dm3 V2 = V1 V3=25dm3

T1 T2 T3 始态 末态 ∵ p3V3 = p1V1 ∴ T3 = T1

1) ΔH 和 ΔU 只取决于始末态,与中间过程无关 ∴ ΔH = 0 ΔU = 0 2) W1 = 0

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