物理化学第二章02习题课件.ppt

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1、2023/3/14,1,1mol理想气体由202.65kPa,10dm3 恒容升温,使压力升高到2026.5kPa,再恒压压缩至体积为1dm3.求整个过程的W,Q,U,及 H.,因 p1V1=p3V3,所以T3=T1;又因是理想气体,故 U=0,H=0.,Q=W=W2=p2(V3 V2)=202.65 103Pa(110)103m3=18.239kJ,3,2023/3/14,2,1mol理想气体由27,101.325kPa受某恒定外压恒温压缩到平衡,再恒容升温至97,则压力升至1013.25kPa.求整个过程的W,Q,U,及H.已知该气体的CV,m恒定为20.92Jmol1 K1.,W=W1=

2、p(环)(V2V1)=p2(V2V1)=(p2V2 p3 T2 V1/T3)=nRT2(1p3 T2/p1T3)=1 8.314 300.1511013.23 300.15/(101.325 370.15)J=17.74kJ,p(环)=p2=p3 T2/T3,U=nCV,m(T2T1)=1 20.92(9727)J=1.464kJ,H=nCp,m(T2T1)=1(20.92+8.314)(9727)J=2.046kJ,Q=UW=(1.4617.74)kJ=16.276 kJ,7,2023/3/14,3,已知CO2的Cp,m=26.75+42.258 103T/K-14.25 106(T/K)2

3、 Jmol1K1.试求100kg常压,27的CO2恒压升温至527的H,并按定义求算该温度范围内的平均定压摩尔热容.,10,2023/3/14,4,水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100,其中CO及H2的体积分数各为0.50.若每小时有300kg水煤气由1100冷却到100,并用所回收的热加热水,使水温由25升高到75.试求每小时生产的热水量.,从附录查得两者的热容后求平均热容:,11,2023/3/14,5,每小时300kg水煤气降温所放出的热:,每小时生产75的热水的质量为:,2023/3/14,6,已知25水的饱和蒸气压为3.167kPa,它的vapHm(298.15K)=44.01k

4、Jmol1.今有1mol 25水在相对湿度为30%的101kPa大气中蒸发,试求所需的热,并由此题的计算过程体会到:只要蒸发过程中液相的焓随压力变化可以忽略,气体可被视为理想气体,则摩尔蒸发焓与压力无关.,n=1mol,恒温298.15K,13,2023/3/14,7,dH=dU+d(pV)=dU+pdV+Vdp,上述计算表明,在液体的蒸发过程中,若忽略外压对液体焓值的影响,气体可视为理想气体,则液态物质的摩尔蒸发焓与压力的大小无关.,2023/3/14,8,压力恒定下单位质量物质升温1K所需的热称为定压热容,以Cp表示,常用单位是Jg1.今有15,212g的合金块置于量热计中,于恒压101.

5、325kPa下通过一定量100的水蒸气.当金属块温度上升到97.6时,表面上有3.91g水凝出.已知100时水的摩尔蒸发焓为40.64kJmol1,水的定压热容为4.184 Jg11,设量热计绝热良好,试求该金属的定压热容.,过程可视为绝热恒压过程,H1+H2+H3=0,14,2023/3/14,9,2023/3/14,10,水在180温度下饱和蒸气压为1000.2kPa.试求生产180饱和蒸气的锅炉中注入水温为20时,每生产1kg 180的饱和蒸气所需的热.水的平均热容可取=75.37Jmol1K1,vapHm(373.15K)=40.64kJmol1.,向180的蒸气锅炉中注水时必须加压.

6、,m=1kg,n=1kg/(18.015 103kg mol1)=55.51mol,17,2023/3/14,11,从附录查得:,每生产1kg 180的饱和蒸气所需之热量为,2023/3/14,12,已知25时反应 CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l)的标准摩尔反应焓为9.20kJmol1,C2H5OH(l)的标准燃烧焓为1366.8kJmol1,CH3COOH(l)则为874.54kJmol1.试求CH3COOC2H5(l)的标准摩尔生成焓fHm(298.15K).,(1)CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(

7、l),先求出298.15K下 CH3COOC2H5(l)的标准燃烧焓cHm(酯,l).,22,2023/3/14,13,(2)CH3COOC2H5(l)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(l),再求298.15K下 CH3COOC2H5(l)的标准生成焓fHm(酯,l).,2023/3/14,14,计算1000K温度下,下列反应的标准摩尔焓 2MgO(s)+Si(s)SiO2(s)+2Mg(g)已知MgO(s)及SiO2(s)的fHm(291.15K)分别为611.282kJmol-1及85.077kJmol1,金属Mg的升华焓近似取151.126kJmol1,各物质的定压摩尔热容分别为,

8、25,2023/3/14,15,2023/3/14,16,甲烷与过量50%的空气混合,为使恒压燃烧的最高温度能达2000,则混合气体燃烧前应预热至多少度?计算中N2,O2,H2O(g),CH4(g),CO2的平均定压摩尔热容 分别为33.47,33.47,41.84,75.31及54.39Jmol1K1,所需其它数据见附录.,取 n(CH4)=1mol,则n(O2)=2(1+50%)mol=3mol,n(N2)=n(O2)79/21=3 79/21 mol=11.3 mol,H1=(BCp,m)(25t1)=553.45(25t1/)Jmol1,28,2023/3/14,17,查得25时:,5

9、53.45(25t1/)103 802.34+1084.81=0,2023/3/14,18,取 n(H2)=1mol,则n(O2)=(1+50%)/2 mol=0.75mol,n(N2)=n(O2)79/21=0.75 79/21 mol=2.82 mol,1molH2与过量50%的空气的混合物的始态为25,101.325 kPa.若该混合气体于容器中发生爆炸,试求所能达到的最高爆炸温度与压力.设所有气体均可按理想气体处理,H2O(g),O2及N2的 分别为37.66,25.1及25.1Jmol1K1.,查得25时:,29,2023/3/14,19,2023/3/14,20,18时反应 CO(

10、g)+(1/2)O2 CO2(g)的rHm=282043 Jmol1.今将CO与N2的摩尔分数均为50%的可燃气体与过量100%的空气混合燃烧,若起始温度为18,则燃烧所能达到的最高温度是多少?所需热数据见附录.,取 n(CO)=1mol,则n(O2)=(1+100%)/2 mol=1mol,n(N2)=n(CO)+n(O2)79/21=1+179/21 mol=4.76 mol,30,2023/3/14,21,从附录查得:,用牛顿法求解,得T=1564.51K,t=1291.36.,2023/3/14,22,某理想气体自25,5dm3可逆绝热膨胀至6dm3,温度则降为5,求该气体的Cp,m与

11、CV,m.,由理想气体 绝热 可逆方程可知:,33,2023/3/14,23,一水平放置的绝热圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,左,右两侧各有0,101.325kPa的理想气体54dm3.左侧内部有一体积及热容均可忽略的电热丝,经通电缓慢加热左侧气体,推动活塞压缩右侧气体使压力最终到达202.650kPa.已知气体的CV,m=12.47Jmol1K1,试求:(1)右侧气体的最终温度;(2)右侧气体得到的功;(3)左侧气体的最终温度;(4)左侧气体从电热丝得到的热.,任一侧气体物质的量 n=p1V1/RT1=2.41mol,(1)右侧理想气体绝热可逆压缩,34,2023/3/14,24,(2)因Q=0,所以右侧气体得到的功,2023/3/14,25,一容器中贮有25,910mmHg的某气体,容器上有一旋塞.打开旋塞使该气体从容器中喷出,使器内压力降至760mmHg即将旋塞关闭.然后把容器内气体加热恢复到25,器内压力升高至780mmHg.设该气体为理想气体,其定压摩尔热容可视为常数,试求该气体的Cp,m.,容器中放气是一个很迅速的过程,容器内放出的气体与剩余气体之间假设存在一个隔膜,膜(无厚度)两侧的压力仅相差dp,故在放气时剩余气体的膨胀可视为理想气体绝热可逆膨胀,题给过程可表示为,*35,2023/3/14,26,上式取对数可得:,本章完,