物理化学习题选解.ppt

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1、2023/8/20,1,解：这是一个恒外压过程,W=-P环V-P环（Vl-Vg)P环Vg=PVg=nRT,2.2,2023/8/20,2,2.4,Qa、Wa,Qb、Wb？,解：,U=Qa Wa Qb Wb,Wb=Qa Wa Qb 1.387kJ,2023/8/20,3,2.5,Qa1=0,Wb=-P(V2-V1)=-200(101.37-61.97)J=-7.940kJ,Qb=Qa+Wa Wb=(25.42-5.57+7.940)kJ=27.79kJ,2023/8/20,4,2.9,解：恒压过程,W=-P（V2 V1）-nR（T2 T1)=2.079kJ,U=nCV,m(T2 T1)5.196

2、kJ,理想气体的热力学能只与温度有关,Q=UW=-7.275k J,HQpQ7.275kJ,2023/8/20,5,2.11,U=nCV,m(T3T1)18.75kJ,H=nCp,m(T3 T1)31.25kJ,2023/8/20,6,W=W（1）W（2）-P（V2 V1）0=5.00kJ,Q=UW=23.75k J,2023/8/20,7,已知CO2的Cp,m=26.75+42.258 103T/K-14.25 106(T/K)2 Jmol1K1.试求1kg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.,12,2023/8/20,8,水煤气发生炉出口的水

3、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水煤气的热容:,16,2023/8/20,9,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:,2023/8/20,10,某双原子理想气体1mol从始态350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的W。(1)恒温可逆膨胀到50kPa；(2)恒温反抗恒外压50kPa不可逆膨胀(3)绝热可逆膨胀到50kPa；(4)绝热反抗恒外压50kPa不可逆膨胀.

4、,22,(1)W,=-4034 J,(2)W=-P外(V2 V1)=-P2V2+P2V1=-nRT+P2(nRT/P1)=-2182J,绝热 Q=0,U=W,膨胀 W0 U 0 T0,T2 T1 变温,2023/8/20,11,U=nCV,m(T2T1),(4)W=-P外(V2 V1)=-P2V2+P2V1=-nRT2+P2(nRT1/P1),-nRT2+P2(nRT1/P1)=nCV,m(T2T1),解得 T2=275 K,W=U=nCV,m(T2T1)=-1559 J,W=U=nCV,m(T2 T1)=-2379 J,2023/8/20,12,一水平放置的绝热圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞

5、,左,右两侧分别有0,100kPa的单、双原子理想气体50dm3.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200kPa.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=2.2016mol,(1)右侧理想气体绝热可逆压缩,25,2023/8/20,13,(2)因Q=0,所以右侧气体得到的功,2023/8/20,14,水在180温度下饱和蒸气压为1003kPa.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

6、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.,m=1kg,n=1kg/(18.015 103kg mol1)=55.51mol,30,2023/8/20,15,从附录查得:,每生产1kg 180的饱和蒸气所需之热量为,2023/8/20,16,lsHm=H1+H2-fusHm 76.28（010）37.20（100）6012 5621J.mol-1,2023/8/20,17,解（1）C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l),x=nB/uB=(-10/128)/-

7、1=0.078019 mol,cUm=cU/x=QV/x=-401.725/0.078019=-5149.1KJmol-1,cHm=cUm+(uB)gRT=-5149.1+(10-12)8.314298.1510-3=-5154 KJmol-1,2.33,cH=cU+(n)gRT cU+x(uB)gRT,2023/8/20,18,2.37,甲酸甲酯的燃烧反应 HCOOCH3(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2 O(l),由燃烧焓求反应焓：,由生成焓求反应焓：,2023/8/20,19,2023/8/20,20,2.38,CH3COOH(g)=CO2(g)+CH4(g),2023/8/2

8、0,21,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/)Jmol1,40,2023/8/20,22,查得25时:,553.45(25t1/)103 802.34+1

9、084.81=0,2023/8/20,23,1molH2与过量50%的空气的混合物的始态为25,100 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.,41,始态1 25 P H2(g):1molO2:0.75molN2:0.750.79/0.21mol,终态2 T P H2O(g):1molO2:0.25molN2:2.82mol,产物(标准态)25过量O2 0.25mol N2 2.82mol,U=x rUm(298.15k)+U1,2023/8/20,2

10、4,查得25时:,U=x rUm(298.15k)+U1=0,240.58+0.1148(t/25)=0,2023/8/20,25,2023/8/20,26,一容器中贮有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,*35,2023/8/20,27,上式取对数可得:,本章完,