第二章习题(答案)要点课件.ppt

2022/12/3,1,一、小结： 热力学第一定律： 能量守恒 封闭物系： dU = Q W封闭物系，W=0： dU = Q psudV U = Q psudV 主要讨论了两个过程变量，二个状态函数(U、H)及状态函数法。 过程变量 Q、W 正负号规定（以系统为立足点）： 吸热（） 得功（） Q W 环境对系统做功 放热（） 对环境做功（）,2022/12/3,2, 特点：Q、W之值随过程发生而产生，因过程而异 其微小量用差分符号W，Q。 Q 0 ；W 0 Q Q1+Q2 ! （因过程而异）只有在特定条件下，(a)封闭、W=0，V=0， 恒容热QV=U(b)封闭、W=0，p=0， 恒压热 Qp=H(c)封闭、绝热 绝热功 W= U这时，恒容热QV ，恒压热 Qp=H ，绝热功 W= U才能借助于热力学状态函数法进行计算。(最典型的如反应热效应计算),2022/12/3,3, Q、W的计算 关键要弄清楚过程性质（）体积功 W = psudV 也可用 W = UQ （封闭、W= 0） 试将不同过程的体积功计算公式归纳如下：向真空自由膨胀 psu= 0，W=0psu= 常数(恒外压) W= psu(V2V1)定容过程 V=0，W=0,2022/12/3,4,定压过程 可逆过程psu=p-dp 任何绝热过程 W=U,理想气体： W=-psu(V2-V1)=-p(V2-V1)=-nR(T2-T1) p1=p2=psu=常数 相变化： W=-p(V-V) 化学反应：W=-p(V产-V反) -RTB(g),凝聚相 W0 为理气 W=-pV=-nRT,气态为理气,理气，定温， W=-nRT(V2/V1)= nRT(V1/V2) 理气，绝热，W=U=nCV,m(T2-T1)用绝热可逆方程算T2 或 pVr=k,2022/12/3,5,（）热量Q的计算： QV= nCV,mdT= U Qp = nCp,mdT= H 相变热 Qp = H vapHm(T) （定温、定压） fusHm(T) ,2022/12/3,6,1.试写出实际气体的范德华方程 。 2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为 U=W+Q 。 3. 在孤立系统中发生一化学反应，则其U = 0。（，=，） 4. 对理想气体其Cp,m-Cv,m=R。 对 （对，错） 5. 反应的标准摩尔反应焓就是SO2(g)的标准摩尔燃烧焓。 错 （对，错）,6. 焦耳汤姆逊过程也称节流过程，它的基本特征是 恒焓 。,2022/12/3,7,7.理想气体的微观模型是 分子间无相互作用 力， 分子无体积 。8.为使气体经恒温压缩液化，其温度必须 低于 临界温度。（低于、高于）9. 的适用条件是 恒压，非体积功为0 。10. 。 错 （对，错）11.随着温度的升高，物质的标准摩尔蒸发焓 降低 。（升高，降低）12. 式 适用于理想气体的一切变温过程。（对） （对，错）,。,，,。,。,14、物理量Q、W、U、H、V、T、p属于状态函数的有（ U、H 、V、T、p ）；属于途径函数的有（ Q、W ）。状态函数中属于强度性质的有（ T、p ）；属于广度性质的有（ U、H、V ）。,2022/12/3,8,15. 恒温100oC，在一个带有活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气H2O(g),在平衡条件下，缓慢的压缩到压力p=( 103.125 )kPa时，才可能有水滴H2O(l)出现。17. 在n,T一定时，任何种类气体，当压力趋近于零时： （nRT ）18. 封闭系统过程的体积功为零的条件是( dV=0或者p外=0 ).19.封闭系统过程的 的条件是( 理想气体的恒温过程 )或( 绝热恒容过程 ).20.封闭系统下列三个不同类型过程的 皆为零:(节流过程、理想气体恒温过程、绝热恒压 ),2022/12/3,9,例1. 某理想气体，其CV,m = 20 Jmol1K1，现有该气体10 mol处于283 K，采取下列不同途径升温至566 K。试计算各个过程的Q，W，U，H，并比较之。 ( 1 )体积保持不变； ( 2 )系统与环境无热交换； ( 3 )压力保持不变。,2022/12/3,10,解：( 1 )dV = 0，W = 0。 QV = U = n CV,m( T2T1 ) = ( 1020283 ) J = 56.6 kJ H = n C p,m( T2T1 ) = 10(208.314)283 J = 80.129 kJ,( 2 )Q = 0， U2 = U1 = 56.6 kJ， H2 = H1 = 80.129 kJ W = U2 = 56.6 kJ,( 3 )dp = 0，U3 = U1 = 56.6 kJ Qp = H = 80.129 kJ = 23.529 kJ,2022/12/3,11,例2：273K,1.0MPa,0.01m3的He(g)经(1)绝热可逆过程；(2)绝热且外压恒定在100kPa 的过程膨胀到末态压力为100kPa，分别求此二过程的Q,W, U和H。,2022/12/3,12,解：,He(g)n= 4.403molT1=273Kp1=1.0106 PaV1=0.01m3,He(e)n=4.403molT2=?P2=1.0105PaV2=?,(1) Q = 0,可逆,(2) Q = 0 p外= p2,2022/12/3,13,(1),2022/12/3,14,(2) 不是可逆过程，不能用过程方程式,2022/12/3,15,例3. 试求下列过程的U和H： 已知液体A的正常沸点为350 K，此时的汽化焓：VopHm = 38 kJmol1。A蒸气的平均定压摩尔热容Cp,m=30J.K-1.mol-1。（蒸气视为理想气体）,2022/12/3,16,H1 = nCp,m( T2T1 ) = 2 mol 30 JK1mol1 ( 50 ) K =3.00 kJ H2 = n VapHm =2 mol 38 kJmol1 =76 kJH = H1 + H2 = (763.0 ) kJ =79 kJ U = H( pV ) H(pVg ) = H + nRT =79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ =72.35 kJ,解：设计变化途径如下：,H1,H2,2022/12/3,17,例4：求反应CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)在 1000K时的标准摩尔反应焓 ，已知数据如下表：,25oC时CH3COOH(l)的蒸发热为49.25kJ.mol-1。,2022/12/3,18,解：,=-434.84kJ.mol-1,2C+2H2+O2,CH3COOH(l),CH3COOH(g),=-393.51-74.81-(-434.84)kJ.mol-1,=-21.69kJ.mol-1,2022/12/3,19,CH3COOH(g) (1000K),CH4(g) + CO2(g)(1000K) (1000K),CH3COOH(g) (298K),CH4(g) + CO2(g)(298K) (298K),=-33.48+(37.7+31.4-52.3)(1000-298) 10-3kJ.mol-1=-21.69kJ.mol-1,2022/12/3,20,例5. 已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据列于下表： 物 质 c Hm (298 K) / kJmol1 f Hm (298 K) / kJmol1 H2(g) 28584 0 C(石墨) 39351 0(C3H6环丙烷 , g) 209168 (C3H6丙烯 , g) 2040计算由环丙烷(g)异构化制丙烯(g)时在298 K的r Hm 。,2022/12/3,21,f Hm (环丙烷 , 298 K) =3c Hm (C , 石墨 , 298 K)3c Hm (H2 , g , 298 K) + c Hm (环丙烷 , 298 K) = 5363 kJmol1,解：先求f Hm (环丙烷 , 298 K)：,则 r Hm (298 K) =f Hm (环丙烷 , g , 298 K) + f Hm (丙烯 , g , 298 K) =3323 kJmol1。,2022/12/3,22,例6. 根据下列数据，求乙烯C2H4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓： （1）C2H4(g) + H2(g) = C2H6(g) ， rHm , l = 137 kJmol1 ； （2）C2H6(g) + 7/2O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ， rHm 2 = 1560 kJmol1 ； （3）C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ， rHm , 3 = 393.5 kJmol1 ； （4）H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ， rHm , 4 = 285.8 kJmol1 。,2022/12/3,23,C2H4(g) 3O2 (g) 2CO2 2H2O(l),2H2(g) 2C(石墨) C2H4(g),fHm = 2 fHm ,33 fHm ,4 fHm ,1 fHm ,2 = 52.6 kJmol1；,解：(3)式2(4)式3 (1)式 (2)式 得,(1)式(2)式 (4)式 得,fHm = fHm ,1 fHm ,2 fHm ,4 = 1 411.2 kJmol1；,