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物理化学沈文霞课后习题答案

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  • 2025/7/4 20:15:38

这时加压水蒸气的温度已远远超过水的临界温度,水蒸气处于远超临界状态,压力很高,需要耐压性能很好的锅炉。事实上,实用的热机都是不可逆的,就是有这样的高温热源,实用热机的效率也远低于60%。

2.①5 mol双原子分子理想气体,在等容的条件下,由448 K冷却到298 K;② 3 mol单原子分子理想气体,在等压条件下由300 K加热到600 K,试计算这两个过程的?S。

5解:① 该过程系等容、变温过程,双原子分子理想气体的CV,m?R,所以

2 ?S?nCV,mlnT2 T1298??5?1?1 ??5??8.314 ?ln? J?K??42.4 J?K

448??2 ② 该过程系等压、变温过程,单原子分子理想气体的Cp,m??S?nCp,mlnT2 T15R 25600???1?1J?K?43.2 J?K ??3 ??8.314 ?ln ?2300??3.某蛋白质在323 K时变性,并达到平衡状态,即:天然蛋白质变性

蛋白质,已知该变性过程的摩尔焓变?rHm?29.288 kJ?mol?1,,求该反应的摩尔熵变?rSm。。

解: 因为已达到平衡状态,可以认为变性过程的焓变就是可逆热效应, Q?H ?rSm?R?rm

TT29.288 kJ?mol?1?90.67 J?K?1?mol?1 ?323 K4.1 mol理想气体在等温下,分别经历如下两个过程:① 可逆膨胀过程;② 向真空膨胀过程,终态体积都是始态体积的10倍。分别计算这两个过程系统的熵变。

解:① 因该过程系理想气体等温可逆膨胀过程,所以: ?S1?nRlnV2 V110?? ??1?8.314?ln? J?K?1?19.14 J?K?1

1?? ② 虽然与(1)的膨胀方式不同,但其始、终态相同,熵是状态函数,所以该过程的熵变与①的相同,即?S2?19.14 J?K?1。

5.有2 mol单原子分子理想气体,由始态500 kPa,323 K 加热到终态1 000 kPa,373 K。试计算此气体的熵变。

解:这是一个p,V,T都改变的过程,计算熵变要分两步进行。第一步,等温可逆改变压力的过程,第二步,等压可逆改变温度的过程,熵变的计算式为 ?S?nRlnp1T?nCp,mln2 p2T1?p15T2??nRln??ln ??

p2T?21?5??5004ln?? ??2?8.31???1 0002?5.54 ?J?1K ??

3?7?3l?n?3??23?1? JK6.在300 K时,有物质的量为n的单原子分子理想气体,从始态100 kPa,

122 dm3,反抗50 kPa的外压,等温膨胀到50 kPa。试计算:

(1)?U,?H,终态体积V2,以及如果过程是可逆过程的热QR和功WR。 (2)如果过程是不可逆过程的热QI和功WI。 (3)?Ssys,?Ssur和?Siso。

解:(1) 这是理想气体的等温膨胀,所以 ?H?0,?U?0。

p1V1100 kPa?122 dm3??4.89 mol n??1RT(8.314?300) J?mol V2?nRT?(4.89?8.314?300)?3?? m?0.244 m3 3?p250?10??假设理想气体进行等温可逆膨胀至终态,则 QR??WR?nRTlnp1 p2100???3 ??4.89?8.314?300?ln??10 J?8.45 kJ

50?? (2)理想气体进行等温、等外压膨胀至终态

QI??WI?pe(V2?V1)

3 ?[50?10??0.2?442?0.12?] J 6.10 kJ

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这时加压水蒸气的温度已远远超过水的临界温度,水蒸气处于远超临界状态,压力很高,需要耐压性能很好的锅炉。事实上,实用的热机都是不可逆的,就是有这样的高温热源,实用热机的效率也远低于60%。 2.①5 mol双原子分子理想气体,在等容的条件下,由448 K冷却到298 K;② 3 mol单原子分子理想气体,在等压条件下由300 K加热到600 K,试计算这两个过程的?S。 5解:① 该过程系等容、变温过程,双原子分子理想气体的CV,m?R,所以 2 ?S?nCV,mlnT2 T1298??5?1?1 ??5??8.314 ?ln? J?K??42.4 J?K 448??2 ② 该过程系等压、变温过程,单原子分子理想气体的Cp,m??S?nCp,mlnT2 T15R 256

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