物理化学习题解答（学生）

第一章

1-1 10mol理想气体从2.00?106Pa，1.00dm3等容降温使压力降到2.00?105Pa，在等压膨胀到10.0dm3，求整个过程的W,Q,?U和?H。 解：

1-2 1mol理想气体从25 K，1.00?105Pa经等容过程和等压过程分别升温到100K，此气体的Cp,m?29.10J?K，求过程的容降温使压力降到2.00?105Pa，在等压膨胀到10.0dm3，求整个过程的W,Q,?U和?H。 解：等容过程

Cp,m?CV,m?R CV,m?Cp,m?R?29.18?8.314?20.786J?K?1?1?mol

?1 ?U?nCV,m?T2?T1??1?20.786??100?25??1558.95J

?H?nCp,m?T2?T1??1?29.10??100?25??2182.5J

等容过程W?0J Q??U?1558.95J 等压过程?U?1558.95J ?H?2182.5J

Qp??H?2182.5J W??U?Q?1558.95?2182.5??623.55J

1-5 2mol理想气体由从25℃，1.00?10Pa膨胀到25℃，1.00?10Pa，设过程为（1）自由膨胀；（2）反应恒定外压1.00?10Pa等温膨胀；（3）等温可逆膨胀。分别计算以上各过程的W,Q,?U和?H。 解：（1）自由膨胀

W?0J

理想气体 等温过程 ?U?0J ?H?0J Q?0J （2）恒外压

理想气体 等温过程 ?U?0J ?H?0J

2?8.314?298?5?2?8.314?298W??p外?V??1.00?10???561.00?101.00?10?? ??4459.6J565Q??W?4459.6J

（3）理想气体 等温过程?U?0J ?H?0J

可逆过程

W???p外dV???nRTVdV??nRTln56V2V1?nRTlnp2p1

?2?8.314?298ln1.00?101.00?10??11409.6JQ??W?11409.6J

1-7 2mol单原子理想气体由从600K，1.000MPa反抗恒定外压100kPa绝热膨胀到100kPa，求该过程的W,Q,?U和?H。 解：绝热过程 Q?0J

?nRTnRT??? 则????nCT?T??pV?V??P??U?WV,m2121外外?p1??p2?代人数据（CV,m?32R）计算得T2?384K

?U?W?nCV,m?T2?T1???5387J ?H?nCp,m?T2?T1???8979J

1-15 在温度为298K的恒温热浴中，1mol理想气体发生不可逆膨胀。过程中系统做功3.5J，到达终点时体积为始态的10倍。求此过程的W,Q及气体的?U,?H,?S,?G,?A。 解：理想气体 等温过程?U?0J ?H?0J W??3.5J Q?3.5J

V2V1?1?S?nRln?1?8.314ln10?19.14J?K

?A??U?T?S??5704.8J ?G??H?T?S??5704.8J

1-17 1mol理想气体由始态300K，10pθ压力下，进行下列各等温膨胀过程至终态压力为pθ。（1）等温可逆过程；（2）恒外压膨胀，外压是p；（3）向真空膨胀。求各过程的W,Q,?U,?H,?S,?G,?A。

θ解：（1）理想气体 等温过程?U?0J ?H?0J

W???p外dV???nRTVpθθdV??nRTlnV2V1?nRTlnp2p1

?1?8.314?300ln

10p??5743.1JQ?5743.1J ?S?QR?5743.1?19.14J?K?1T300?A??U?T?S??5742J

?G??H?T?S??5742J

（2）?U,?H,?S,?G,?A同上

?nRTnRT????2244.8J W??p外?V??p外???pp1?2??Q?2244.8J

(3) ?U,?H,?S,?G,?A同上 W?0JQ?0J

1-19 在298.2K时，1molO2从100kPa等温可逆压缩到600kPa，求

W,Q,?U,?H,?S,?G,?A。若此过程是用600kPa的外压恒温压缩到终点，求上述各热力

学量的值。

解：理想气体 等温过程?U?0J ?H?0J

W?nRTlnp2p1600100?4443J

?1?8.314?298.2lnQ??4443J ?S?QR??4443??14.90J?K?1T298.2?A??U?T?S?4443J

?G??H?T?S?4443J

恒外等温压缩 ?U,?H,?S,?G,?A同上 ?nRTnRT???12.4kJ W??p外?V??p外???pp1?2??Q??12.4kJ

1-20 今有1mol理想气体始态为0℃，1.00MPa，令其反抗恒定的0.1MPa的外压，等温膨胀到体积为原来的10倍，压力等于外压，已知CV,m?12.471J?K?molW,Q,?U,?H,?S,?G,?A。

?1?1，计算此过程的

解：理想气体 等温过程?U?0J ?H?0J

?nRTnRT????2044J W??p外?V??p外???pp1?2??Q?2044J

V2V1?1?S?nRln?1?8.314ln10?19.14J?K

?A??U?T?S??5229J ?G??H?T?S??5229J

第二章

2-2已知当NaCl溶液在1kg水中含nmolNaCl时，体积V随n的变化关系为

V/m3?3?5?3?1.00138?10?1.66253?10n/mol?1.7738?10?n/mol?32?1.194?10?7?n/mol?2求当n为2mol时H2O和NaCl的偏摩尔体积为多少？ 解：VNaCl????V?3?5?3?1.66253?10??1.7738?10?n/mol?2??n?T,p?V??33?3.779?10m?mol???n?T,p?12?2?1.194?10?7?n/mol?

当n=2mol时，VNaCl????1

当2molNaCl溶于1kg水中时，溶液的体积

V?1.00138?10?6.05?10?3?3?1.66253?10?5?2?1.7738?10?3?232?1.194?10?7?22

m3nH2O?100018mol

V?nH2OVH2O?nNaClVNaCl

VH2O??V?nNaClVNaCl?nH2O??2.71?10?5m?mol3?1

2-8 在413.15K时，纯C6H5Cl和纯C6H5Br的蒸汽压分别为125.238kPa和66.104kPa。假定两液体组成理想溶液，在413.15K，101.325kPa下沸腾，试求该混合物的液相组成及液面上蒸汽的组成。

解：设C6H5Cl在液相中为x（摩尔分数），则C6H5Br在液相中为1-x