1、物理化学上册习题解 天大物化组1一一一 气体 pVT 性质1-1 物质的体膨胀系数 与等温 压缩系数 的定义如下：VT 1 1TppV试导出理想气体的 、 与 压力、温度的关系？VT解：对于理想气体，pV=nRT 11 )/(1 TVpnRTnRVppV 12 )/( pTTT1-2 气柜内有 121.6kPa、27的氯乙烯（C 2H3Cl）气体 300m3，若以每小时 90kg 的流量输往使用车间， 试问贮存的气体能用多少小 时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内 氯乙烯的物质的量为 molRTpVn6.1485.3014.862每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 1335.14.620
2、9102 hmolMvClHn/v=（14618.6231441.153）=10.144 小时1-3 0、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。 试求甲烷在标准状况下的密度。解： 33714.05.214.80444 kgRTpMVnCHCHC1-4 一抽成真空的球形容器，质量为 25.0000g。充以 4水之后，总质量为 125.0000g。若改用充以 25、13.33kPa 的某碳氢化合物气体， 则总质量为 25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。解：先求容器的容积 33)( 0.1.01252 cmclOHn=m/M=pV/RT olgpVRTmM.103).56984.
3、41-5 两个体积 均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到 100，另一个球则维持 0，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不 变。并且 设 玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,1iiii RTpn终态（f）时 fffffff TRVp,21,2,2,1物理化学上册习题解 天大物化组2kPaTpTVRnpffifff 0.17)5.231.7(5.230 ,2,1,121-6 0时氯甲烷（CH 3Cl）气体的密度 随压力的变化如下。试作 /pp 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。
4、P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331/（gdm-3） 2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660解：将数据处理如下：P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331(/p)/（gdm-3kPa） 0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237作(/p)对 p 图0.02220.02230.02240.02250.02260.02270.02280.02290 20 40 60 80 100 120p/p /p线 性 ( /p)当 p0 时，(/p)=0.
5、02225，则氯甲烷的相对分子质量为 10 529.01.734.825./ molgRTMp1-7 今有 20的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的 200 cm3容器中，直至压力达 101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为 0.3879g。试求该混合气体中两种 组分的摩尔分数及分压力。解：设 A 为乙烷，B 为丁烷。 molRTpVn0831529314.8056（1）BAylgMym.6. 67.4（2）1BA联立方程（1）与（2）求解得 401.,59.0BBykPapBA69.0325.9.41-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体
6、。H2 3dm3p TN2 1dm3p T物理化学上册习题解 天大物化组3（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体 积可忽略不 计， 试求两种气体混合后的压力。（2）隔板抽去前后，H 2及 N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中 H2及 N2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）抽隔板前两侧压力均为 p，温度均 为 T。（1）dmRndTnpNH3312222得： 22而抽去隔板后，体积为 4dm3，温度为，所以压力为（2）33314)( 2222 dRTndRTnVnRTp NN比较式（1）、 （2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍 为 p。（2）抽隔
7、板前，H 2的摩尔体积为 ，N2的摩尔体积pVHm/2, RTVNm/2,抽去隔板后 2222 23n /)3(/H,NpRTpnn总所以有 ，pRTVm/2, m/2,可见，隔板抽去前后，H 2及 N2的摩尔体积相同。（3） 41 ,32222 Nyny pyppNH41 ;32222 所以有 1:4:3:2pNH 314 2222 dmVyNH1-9 氯乙烯、 氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为 0.89、0.09 和 0.02。于恒定压力 101.325kPa 条件下，用水吸收掉其中的 氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为 2.670 kPa的水蒸气。试求洗涤后的混合气
8、体中 C2H3Cl 及 C2H4的分 压力。解：洗涤后的总压为 101.325kPa，所以有（1）kPapHCl 65.9870.32514232 （2）0./9/ 423242324232 HClHCll ny联立式（1）与式（2）求解得物理化学上册习题解 天大物化组4kPapkPapHCClH168.2 ;49.6432 1-10 室温下一高压釜内有常 压的空气。为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下向釜内通氮直到 4 倍于空气的压力， 尔后将釜内混合气体排出直至恢复常 压。 这种步骤共重复三次。求釜内最后排气至年恢复常压时其中气体含氧的摩 尔分数。 设空气中氧、氮摩尔
9、分数之比为 14。解: 高压釜内有常压的空气的 压力为 p 常 ，氧的分 压为 常O2.0每次通氮直到 4 倍于空气的压力，即 总压为 p=4p 常 ，第一次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为 常常 常 常 pypOO0542.1,1,222第二次置换后釜内氧气的摩尔分数及分压为 常常 常 常 pypOO405.2,2,1,22所以第三次置换后釜内氧气的摩尔分数 %31.0.164)/05.(2,3,2常 常pyO1-11 25时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为 138.7kPa，于恒定 总压下泠却到 10，使部分水蒸气凝结成水。试求每摩尔干乙
10、炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量。已知 25及 10时 水的饱和蒸气压分别为 3.17kPa 和1.23kPa。解： ，故有pyB )/(/ BABBAB pny所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物 质的量为进口处： )(0239.17.3822 molnHCOHCO进进出口处： )(8422 lp出出每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物质的量为0.02339-0.008974=0.01444（mol）1-12 有某温度下的 2dm3湿空气，其压力为 101.325kPa，相对温度为 60%。设空气中 O2与 N2的体积分数分别为 0.21与 0.79，求水蒸气、O 2与 N2的分体积
11、。已知该温度下水的饱和蒸汽压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气的分压与水的饱和蒸汽压之比）物理化学上册习题解 天大物化组5解 在干空气中， 79.0)(,21.0)(NO在湿空气中相对湿度=)()(2*2Hp kPakPa3.12%65.3322 3322222 87.169.0)()( 6018424 69.0)()( 8.)7.70/1/ dmdVNyOyyp空 气1-13 一密闭刚 性容器中充满 了空气，并有少量的水，当容器于 300K 条件下达到平衡时，器内压力为 101.325kPa。若把该容器移至 373.15K 的沸水中， 试求容器中达到新的平衡时应有的压力。 设容器中
12、始终有水存在，且可忽略水的体 积变化。 300K 时水的 饱和蒸气压为 3.567kPa。解：300K 时容器中空气的分压为 kPakPap758.96.325.10空373.15K 时容器中空气的分压为 )(4.178.9.35.7p空空373.15K 时容器中水的分压为 101.325kPaOH2所以 373.15K 时容器内的总压为p= + 121.534+101.325=222.859（kPa）空pOH21-14 CO2气体在 40时的摩尔体积为 0.381dm3mol-1。设 CO2为范德华气体，试求其压力，并与实验值 5066.3kPa 作比较。解：查表附录七得 CO2气体的范德华
13、常数为a=0.3640Pam6mol-2；b=0.426710-4m3mol-15187.kPa 518762076952010329 )03.(44.8.)(3- 234 PaVbRTp相对误差 E=5187.7-5066.3/5066.3=2.4%1-15 今有 0、40530kPa 的氮气体，分别用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积。其实验值为 70.3cm3mol-1。解：用理想气体状态方程计算如下： 13130.56056. 4.27.8/ molcolmpRTVm将范德华方程整理成(a)0/)/()/(2pabVpRTbV查附录七，得 a=1.40810-1Pam6mol-
14、2，b=0.391310-4m3mol-1物理化学上册习题解 天大物化组6这些数据代入式（a），可整理得 01.)/(10.3 /956)/( 3132343 molVlmolV解此三次方程得 Vm=73.1 cm3mol-11-16 函数 1/（1-x）在-1 x1 区间内可用下述幂级数表示：1/（1-x）=1+x+x2+x3+先将范德华方程整理成 2/1mmVabRTp再用述幂级数展开式来求证范德华气体的第二、第三 维里系数分 别为B（T）=b-a（RT） C=（T）=b2解：1/（1-b/ V m）=1+ b/ Vm+（b/ Vm）2+将上式取前三项代入范德华方程得 32221Rbaab
15、RTp而维里方程（1.4.4）也可以整理成 32mmVCB根据左边压力相等，右边对应项 也相等，得B（T）=b a/（RT） C（T）=b2*1-17 试由波义尔温度 TB 的定义式， 试证范德华气体的 TB 可表示为TB=a/（bR）式中 a、b 为范德 华常数。解：先将范德华方程整理成 2)(VanbRp将上式两边同乘以 V 得 T)(求导数 2222 )( )( )()( nbVRTanbVRnanbRTpTT 当 p0 时 ，于是有 0/V0)(22Ta2bRVn当 p0 时 V， （V-nb）2V2，所以有 TB= a/（bR）1-18 把 25的氧气充入 40dm3的氧气钢瓶中，
16、压力达 202.7102kPa。试用普遍化压缩因子图求解钢瓶中氧气的质量。物理化学上册习题解 天大物化组7解：氧气的临界参数为 TC=154.58K pC=5043kPa氧气的相对温度和相对压力 92.1584/.29/r 0370Cp由压缩因子图查出：Z=0.95 mollZRTVn .415.2984.52钢瓶中氧气的质量 kgMmO03322 1-19 已知 298.15K 时，乙烷的第二，第三维里系数分别为 和136108molB，试分别用维里方程和普遍化压缩因子图计算 28.8g 乙烷气体在138106.olC298.15K、 容器中的压力值，并用理想气体方程计算的压力值进行比较。m
17、解 乙烷气体的摩尔体积： 333104.107.028. mMVnm 用维里方程计算： kPaPaPaVCBRTpmm36 238363210974. )097.81.(2 )104.(4.5.81 用普遍化压缩因子图计算：查教材附录得： MapKTcc872.4,32.05所以 r rmcrcrp pRTVZT20515.29834.087965.032.136 由该式在普遍化压缩因子图上作 Z-Pr辅助线如图所示内插法估计 线 相 交 的 坐 标 为辅 助 线 与 上 述的 rrr pZpZ.029765.04.,2.80rpZ物理化学上册习题解 天大物化组8则所求压力 kPaMPapcr
18、 31094.872.40按理想气体状态方程计算： VRTm 337.2.151-20 已知甲烷在 试用普遍化压缩因子图求其温度。,02618.4dmolcPap下解 由教材附录查得甲烷的 ，则cVMPapKTcc 159.4,.9085.39.4186487.1 56.190.0261)( 13336 cr rrcmrcmcrmpT TKolPaol TRVRVpZ从压缩因子图上查得 时的 Z与 的关系如表所示7r rTZ 0.64 0.72 0.86 0.94 0.97Tr 1.3 1.4 1.6 1.8 2.0将 曲 线 绘 在 图 中关 系 及 rr TZ87.41由图可知，两曲线的交
19、点坐标为 于是得,67.1,8.0rZKKmolPamolZcRpTKcr5.318314.8)102.6(9.006.4)5( 133 或1-21 300k 时 400dm3钢瓶中贮存乙烯的压力为 146.9102kPa。欲从中提用 300K、101.325kPa 的乙烯气体 12m3，试用压缩因子图求解钢瓶中剩余乙烯气体的 压力。解：乙烯的临界参数为 TC=282.34K pC=5039kPa乙烯的相对温度和相对压力 063.1428/5.30/r 95916Cp由压缩因子图查出：Z=0.45 )(3.52.3014.85962 mollZRTpVn因为提出后的气体为低压，所提用气体的物
20、质的量，可按理想气体状态方程计算如下：lmol.7提物理化学上册习题解 天大物化组9剩余气体的物质的量n1=n-n 提 =523.3mol-487.2mol=36.1mol剩余气体的压力 kPaZVRTnZp 1311 2504836剩余气体的对比压力 1114.59/2/Zpcr上式说明剩余气体的对比压力与压缩因子成直线关系。另一方面，T r=1.063。要同时满足这两个条件，只有在压缩因子图上作出 的直线，并使该直线与 Tr=1.063 的等温线相交，此交点相14.0r当于剩余气体的对比状态。此交点处的压缩因子为Z1=0.88所以，剩余气体的压力 kPakPaZp986.02511 物理化
21、学上册习题解 天大物化组10第二章 热力学第一定律2-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温 1，试求过程中气体与环境交换的功 W。解： JTnRnTpVVpWamb 314.8)( 12212 2-2 1mol 水蒸气（H 2O，g）在 100，101.325 kPa 下全部凝结成液态水。求 过程的功。解： )(lab kRamb 02.57.)/(2-3 在 25及恒定 压力下，电解 1mol 水（H 2O，l），求过程的体积功。 )(1)(2g解：1mol 水（H 2O，l）完全电解为 1mol H2（g）和 0.50 mol O2（g），即气体混合物的总的物质的量为 1.50 mol，
22、则有)(2lgambVpW)/(pnRTpgambkJ 718.35.9314.8502-4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径 a 的 Qa=2.078kJ，Wa= -4.157kJ；而途径 b 的 Qb= -0.692kJ。求 Wb。解：因两条途径的始末态相同，故有 Ua=Ub，则 baW所以有， kJbab 387.1692.057.48.22-5 始态为 25，200kPa 的 5 mol 某理想气体，经 a，b 两不同途径到达相同的末态。途径 a 先经绝热膨胀到 28.57，100kPa，步骤的功 Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力 200 kPa 的末态，步
23、骤的热 Qa= 25.42kJ。途径 b 为恒压 加热过程。求途径 b 的 Wb及 Qb。解：过程为： 20,42.5200,57.1017.825 VkPaCtmolVkPaCmolVkPaCmol aaa WkJQQkJW 途径 b 3311 06.)12(5.9834.5/ mpnRTV 322 1.)(.7kJWamb 80)(31 kJ.7.Qaa 4250因两条途径的始末态相同，故有 Ua=Ub，则 baWQkJbab 85.70.2-6 4mol 某理想气体，温度升高 20，求 H -U 的值。解：物理化学上册习题解 天大物化组1165.1J208.34 )20()(20, ,2
24、0, TKnRdTCnndTUHKKTmVp2-7 已知水在 25的密度 =997.04 kgm-3。求 1 mol 水（ H2O，l）在 25下：（1）压力从 100 kPa 增加到 200kPa 时的H；（2）压力从 100 kPa 增加到 1 MPa 时的H。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： )(pVUH因假设水的密度不随压力改变，即 V 恒定，又因在此 压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关，故 ，上式变成为0)()(1212pMpOH（1） JHO 8.10)(04.978)( 3312 （2） *p2.6)1(.)( 331
25、22-8 某理想气体 。今有该气体 5 mol 在恒容下温度升高 50，求过程的 W，Q，H 和RCmV,U。解：恒容：W=0； kJKnCTndTmVmVT 18.350314.8250 )(, , kJKRCnHmVmpTp96 50)()(, 根据热力学第一定律，：W=0，故有 Q=U=3.118kJ2-9 某理想气体 。今有该气体 5 mol 在恒压 下温度降低 50，求 过程的 W，Q，H RCmV25,和 U。解： kJKnCTndTmVmVT 196.550314.82)50( )(, , 物理化学上册习题解 天大物化组12kJKnCTndTHmpmpT 275.50314.82
26、7)50( )(, , kJkJQUW9.).(196.72-10 2mol 某理想气体， 。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力升高至 200 RCmP27,kPa，再恒压泠却使体积缩小至 25 dm3。求整个过程的 W，Q，H 和U。解：整个过程示意如下： 332031 505521 dmkPaToldkaToldmkPaTol KnRVpT70.314.8201 KnRVpT4.601.821332533 kJpW0.51)2()( 3132 kJWkJ0.5 ;0. ;011 H ,U7 3 KT-5Q,U2-11 1mol 某理想气体于 27、101.325kPa
27、的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至 97.0、250.00kPa。求 过程的 W、Q、U、H。已知气体的 .92.01, KmolJCmV解 过程图示如下：n=1molT1 =300.15Kp1 =101.325kPaV1n=1molT2 =300.15Kp2 V2dV=0 n=1molT3 =370.15Kp3 =250.00kPaV3 =V2因为 kPakaTpT 7.2015.370, 323232 有W2=0 kJpnRnRVpW497.2)135.072(1.34.81 )()( 1212 物理化学上册习题解 天大物化组13所以 kJW497.21kJTnCUmV
28、 461.)15.30.(0)(3, kJTRCnHmVp 046.2)15.3.70()3892(),1, 2-12 已知 CO2（g）的Cp，m =26.75+42.25810-3（T/K）-14.2510-6（T/K）2 Jmol-1K-1求：（1）300K 至 800K 间 CO2（g）的 ；mp,（2）1kg 常压下的 CO2（g）从 300K 恒压加热至 800K 的 Q。解： （1）：21,TmpdH1- 1265.8033ol7kJ )/()/(1025.4)/(08.46 molJKTdKTK 113, 4.5/)7.(/ lmolJCmp（2）：H=nHm=（1103）44
29、.0122.7 kJ =516 kJ2-13 已知 20 液态乙醇（C 2H5OH，l）的体膨胀系数 ，等温压缩系1302.KV数 ，密度 =0.7893 gcm-3，摩尔定压热容 。求190.PaT 1,.4molJCmP20，液 态乙醇的 。mV,解：1mol 乙醇的质量 M 为 46.0684g，则/Vm=46.0684gmol-1（0.7893 gcm-3）=58.37cm3mol-1=58.3710-6m3mol-1由公式（2.4.14）可得： 111 19231362, 9.437.930.14 0.)0.(0.58 / KolJKmolJKolJ PaTCTVmpmV2-14 容
30、积为 27m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与 100 kPa 的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。今利用加 热器件使容器内的空气由 0加热至 20，问需供给容器内的空气多少热量。已知空气的 。1,.20lJCmV假设空气为理想气体，加热过 程中容器内空气的温度均匀。解：假设空气为理想气体 RTpn物理化学上册习题解 天大物化组14kJJTRpVCTdRpVCdnHQmmTp 59.6815.2739ln8.410.3)(204 )(l 2, ,2 2121 2-15 容积为 0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为 0，4 mol 的 Ar（g）及150，2mol
31、 的 Cu（s）。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度 t 及过程的 H。已知：Ar （g）和 Cu（s）的摩尔定压热容 Cp，m 分别为 20.786 及 24.435 ，1Kol 1KmolJ且假设均不随温度而变。解：用符号 A 代表 Ar（g），B 代表 Cu（s）;因 Cu 是固体物质，C p，mCv，m；而Ar（g）： 11, 472.)314.87620( lJKolJCmV过程恒容、绝热，W=0，Q V=U=0。显然有0)()(n)()(n 12m,12, BTTU得KCBATVmV 38.4724.351.74 )()(,1,2 所以，t=347.38-273.15=7
32、4.23 )()(nBC)()(n 12mp,12mp, TATHkJJ JH47.26937061 5.438.7.8.(.2-16 水煤气发生炉出口的水煤气温度是 1100，其中 CO（g）及 H2（g）的体积分数各为 0.50。若每小时有 300kg 水煤气有 1100泠却到 100，并用所回收的热来加热水，使水温有 25升高到75。试 求每小 时生产热水的质量。CO（g）和 H2（g）的摩尔定压热容 Cp，m 与温度的函数关系查本书附录，水（H 2O，l）的比定压热容 cp=4.184 。1KJ解：已知 5.0y ,01.28M ,06. 22 HCOCOH水煤气的平均摩尔质量 013
33、.).2816.(2 Hy300kg 水煤气的物质的量 molln9301.53由附录八查得：273K3800K 的温度范围内 231621312, 05.47.8.6)( TKolJTKlJKmolJHCmp , 7068537oO 设水煤气是理想气体混合物，其摩尔热容为物理化学上册习题解 天大物化组15231631,)(, 0)172.365.0( 84) TKmolJlBCympmixp 故有 2316 211)(, 7492. .856TolJlKlmixp 得 dCHQKmixpmp5.371)(,dTKmolJTolJlKp 231621315.37 07495.0.6 8 = 2
34、6.7085（373.15-1373.15）+ 6.0151（373.152-1373.152）10-321 1l- 0.74925（373.153-1373.153）10-63oJ= -26708.5 -5252.08 +633.661molJ1lJ1ml=31327 =31.327 ok1998331.327=626007kJ kgkggCQkgp 35, 109.2387.92)7(184.062t 水2-17 单原子理想气体 A 与双原子理想气体 B 的混合物共 5mol，摩尔分数 yB=0.4，始态温度T1=400 K，压力 p1=200 kPa。今 该混合气体绝热反抗恒外压 p=1
35、00 kPa 膨胀到平衡态。求末 态温度 T2及过程的 W，U，H。解：先求双原子理想气体 B 的物 质的量：n（B ）=yBn=0.45 mol=2mol；则单原子理想气体 A 的物质的量： n（A）=（5-2）mol =3mol单原子理想气体 A 的 ，双原子理想气体 B 的RCmV23,RCmV25,过程绝热，Q=0，则 U=W )()()()( 1212,12, pTBnTCAn abVmV 12121212 5.0)/()(5)(.43 TpnRRamb于是有 14.5T2=12T1=12400K得 T2=331.03K 332 76.0.34.85/ mpnRVabm物理化学上册习
36、题解 天大物化组163311 0814.2403.85/ mpnRTV kJVWUamb 7.5)76(1)(12 kJJpH34.886754 - )(322-18 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为 2mol，0的单原子理想气体A 及 5mol ，100的双原子理想气体 B，两气体的 压力均 为 100 kPa 。活塞外的压力维持 100kPa 不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态 。求末 态温度 T 及过程的 W，U。解：单原子理想气体 A 的 ，双原子理想气体 B 的RCmp25,RCmp27,因活塞外的压力维持 100kPa 不变，过程绝热恒压，
37、 Q=Qp=H=0，于是有0)15.37(.)15.273( 0)1.37)().)( , KTKTRBnCAnpmp于是有 22.5T=7895.875K 得 T=350.93K W-369.J20.4-19.J )15.379.0(23145.8)2(8 )(., JKTBCnAnUmVmV2-19 在一带活塞的绝热容器中有一固定绝热隔板，隔板活塞一侧为 2mol，0的单原子理想气体 A，压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为 6mol ，100的双原子理想气体 B，其体 积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热隔板，求系 统达平衡 时的 T 及过程的 W，U。解：过程绝热，Q=0，
38、U=W，又因导热隔板是固定的，双原子理想气体 B 体积始终恒定，所以双原子理想气体 B 不作膨胀功，仅将热量传给单原子理想气体 A，使 A 气体得热膨胀作体积功，因此，W=WA，故有U=W=WA得 KTKTKT pRpRR VBCnCn ambambab AabVmV 15.273)15.37()15.273( /(/2 .6. )().)()( 1,2, 得 20T=6963K故 T=348.15K 332,2 08948./ pnRVabmA1,1 45215273mT JVWUAamb 17).7.(0)(,1,2物理化学上册习题解 天大物化组172-20 已知水（H 2O，l）在 10
39、0的饱和蒸气压 ps=101.325 kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。求在 100，101.325 kPa 下使 1kg 水蒸气全部凝结成液体水时的 Q，W，168.40mokJmvapU 及 H。设水蒸气适用理想气体状态方程。解：过程为 kPaCg325.0,)(2 kPaClOgH325.10,)(12oln54.01.8/kJQmvapp 8)6.(.)( kJRTnVWgglamb 35.172).314.0U528)3.17258(2-21 已知水在 100、101.325kPa 下的摩尔蒸发焓 ，试分别计算下列168.40molHmvap两过程的 W、Q、U、H（水蒸气可按
40、理想气体处理）：（1）在 100、101.325kPa 条件下， 1kg 水蒸发为水蒸气（2）在恒定 100的真空容器中，1kg 水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气的压力恰好为 101.325kPa 解 （1）此过程为可逆变相过程，因此 kJWQURTMmnVp kJPggvapmvap8.204.1725)34.801.() 257)1068.40153.8(312 3 （2） Vpamb该变化过程中系统的始末态与（1）相同，由于 U、H 均为状态函数，因此 U、H 仅与始末态有关。U =2084.8kJ; H =2257kJQ=U W=2084.8-0=2084.8kJ2-22 在一绝热良好放
41、有 15212g 金属块的量热计中，于 101.325kPa 下通过一定量 100的水蒸气，最后金属块温度达到 97.6，并有 3.91g 水凝结在其表面上。求该金属块的平均质量定压热容 。已pc知水在 100，101.325kPa 下的摩尔蒸发焓 ，水的平均摩尔定压热容168.40molkJHmvap1,32.7KmolJcmp解 以 A 表示水及水蒸气，以 B 表示金属块 0QP物理化学上册习题解 天大物化组18KTgmnBBAA15.28,1379.)( KTgmlnBBAA75.30,219.)(2量热计中系统发生绝热恒压过程， 0BAPHQ11,2.31,2, ., 3.506506
42、3)( )5.287.()(87).35.0(.706.41.93)( KkgJKgJBccTmHJTCMnHnp BpBp AAmpvapA则2-23 已知 100kPa 下冰的熔点 为 0，此时冰的比熔化焓 。水和冰的均比定压热13.gJhfus容 分别为 及 。今在 绝热 容器内向 1kg 50的水中投入 0.8 kg 温度-pc184.gJ1.2gJ20的冰。求：（1）末态的温度；（2）末态水和冰的质量。解：过程恒压绝热： ，即0HQp 021H261.7KT 7531.2T109.6-948.-03 )( ).2(.8 .8.731 1 KgJTJg gJ这个结果显然不合理，只有高温
43、水放出的热量使部分冰熔化 为水，而 维持在 0，所以末态的温度为 0。（2）设 0冰量为 m，则 0 水量为（500 m ）g，其状态示意如下 KlOHsmlOHgspQ15.273 ),( ,10 )8(15.32),( ,18 202 800 g2. Jg-1K-1（273.15 K 253.15K ）+ （800-m ）g333.3 Jg -1 + 1000g4.184 Jg-1K-1（273.15K 323.15K）=0333.3 m = 89440 gm=268g =0.268 kg =冰量水量= 1000+ （800-268）g = 1532 g =1.532 kg2-24 蒸气锅
44、炉中连续不断地注入 20的水，将其加热并蒸发成 180，饱和蒸气压为1.003Mpa 的水蒸气。求每生产 1kg 饱和水蒸气所需的热。已知：水（H 2O，l）在 100的摩尔相变焓 ，水的平均摩尔定压168.40)15.37(molkJKHmvap物理化学上册习题解 天大物化组19热容为 ，水蒸气（ H2O，g）的摩尔定压热容与温度的关系见附录。12, 3.75)(molJlOHCmp解：据题意画出下列方框图：Qp=HH1 H2vapHkg（373.15K）H1 = JtCmplO 76.34)201(3.75810)(2,)(2 kJKdTKTnTgH.4/)/.0- /9626-.41)(
45、,12所以每生产 1kg 饱和蒸气所需的热Qp=H=H1+vapHkg（373.15K）+H2=（334.76+2257+154.54）kJ =2.746103kJ2-25 100kPa 下，冰（H 2O，s）的熔点为 0，在此条件下冰的摩尔熔化焓 。102.6molkJHmfus已知在-10 0范围内过泠水（H 2O，l）和冰的摩尔定压热容分别为 Cp，m（H2O，l）=76.28和 Cp，m（H2O，s）=37.20 。求在常压下及 10下过泠水结冰的摩尔凝固焓。1KolJ 1KoJ解： Cslm0202 ),(),( H1，m H3，mOClOmH0202 ),(),(,2 1, .6olkJfusm 112,2 215.2637,15.2736,3,2, 6.556 )0308.( )( .) ( m
