第一次习题课 物理化学 答案
物理化学(天津大学第五版)课后答案
物理化学上册习题解（天津大学第五版）第一章 气体的 pVT 关系1-1 物质的体膨胀系数 V与等温压缩系数 T 的定义如下：1 V 1 VV TV T p试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRTV p T1 V VT V 1 V Tp VpT1 (nRT / p)V T1 ( nRT / p) Vp1 nR 1 V T 1 p V p V T 1 nRT 1 V p 1T V p 2 V p1-2 气柜内有 3 90kg 的流量输往使用车间，试问贮121.6kPa 、27℃的氯乙烯（ C2H3Cl ）气体 300m ，若以每小时 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pV121.6 103300n 8.314 14618.623molRT 300.15 3 3 每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v90 10 90 10 1441.153mol h 1M C 2H3Cl 62.45 n/v= （ 14618.623 ÷1441.153 ） =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：CH 4 n M CH 4 p M CH 4 101325 16 103 0.714kg m 3V RT 8.314 273.151-4 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V125.0000 25.000 100.0000 cm 3 100.0000cm 3H 2 O(l ) 1n=m/M=pV/RTM RTm 8.314 298.15 (25.0163 25.0000) mol pV 13330 10 430.31g1-5 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。
《物理化学》教材习题参考解答
第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。
试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。
解：等温等压相变。
n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。
)解：理想气体等压升温（n变）。
Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。
计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。
ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。
ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。
(已知C p,m=2.5 R)。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。
物理化学习题册答案
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1. 题目：在一个封闭的容器中，有一定量的气体A和气体B，初始时气体A的压强为P1，体积为V1，气体B的压强为P2，体积为V2。
当两种气体达到平衡后，气体A的压强变为P3，体积变为V3，气体B的压强变为P4，体积变为V4。
求气体A和气体B的摩尔分数变化。
答案：根据理想气体状态方程PV=nRT，我们可以得到以下等式：P1V1 = n1RTP2V2 = n2RTP3V3 = n3RTP4V4 = n4RT其中，n1、n2、n3、n4分别表示气体A和气体B的摩尔数。
由于气体A和气体B在同一容器中，所以它们的摩尔数之和保持不变，即n1 + n2 = n3 + n4。
将上述等式代入上式，可以得到：P1V1 = (n1 + n2)RTP3V3 = (n3 + n4)RT将上式相除，得到：(P1V1) / (P3V3) = (n1 + n2) / (n3 + n4)由于摩尔分数定义为某种组分的摩尔数与总摩尔数之比，所以我们可以得到：摩尔分数A = n1 / (n1 + n2)摩尔分数B = n2 / (n1 + n2)摩尔分数A' = n3 / (n3 + n4)摩尔分数B' = n4 / (n3 + n4)将上述等式代入前面的等式，可以得到：(P1V1) / (P3V3) = (摩尔分数A + 摩尔分数B) / (摩尔分数A' + 摩尔分数B')通过解上述方程组，就可以得到气体A和气体B的摩尔分数变化。
2. 题目：一个理想气体在等体过程中，温度从T1升高到T2，求气体的内能变化。
答案：在等体过程中，气体的体积保持不变，即V1 = V2。
《物理化学》课后习题第一章答案
习题解答第一章1． 1mol 理想气体依次经过下列过程：(1)恒容下从25℃升温至100℃，(2)绝热自由膨胀至二倍体积，(3)恒压下冷却至25℃。
试计算整个过程的Q 、W 、U ∆及H ∆。
解：将三个过程中Q 、U ∆及W 的变化值列表如下：过程 QU ∆ W(1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V -0 (2)（3） )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p -则对整个过程:K 15.29831＝末初T T = K 15.37331==初末T T Q ＝)(11,初末－T T nC m v +0+)(33,初末－T T nC m p＝）初末33(T T nR -＝[1×8.314×(-75)]J ＝-623.55JU ∆＝)(11,初末－T T nC m v +0+)(33,初末－T T nC m v ＝0W ＝-)(33初末V V p -＝-）初末33(T T nR - ＝-[1×8.314×(-75)]J ＝623.55J因为体系的温度没有改变，所以H ∆＝02． 0.1mol 单原子理想气体，始态为400K 、101.325kPa ，经下列两途径到达相同的终态：(1) 恒温可逆膨胀到10dm 3，再恒容升温至610K ； (2) 绝热自由膨胀到6.56dm 3，再恒压加热至610K 。
分别求两途径的Q 、W 、U ∆及H ∆。
若只知始态和终态，能否求出两途径的U ∆及H ∆？解：(1)始态体积1V ＝11/p nRT ＝(0.1×8.314×400/101325)dm 3＝32.8dm 3 W ＝恒容恒温W W +＝0ln12+V V nRT＝(0.1×8.314×400×8.3210ln +0)J ＝370.7JU ∆＝)(12,T T nC m V -＝[)400610(314.8231.0-⨯⨯⨯]J ＝261.9J Q ＝U ∆+W ＝632.6J H ∆＝)(12,T T nC m p -＝[)400610(314.8251.0-⨯⨯⨯]＝436.4J (2) Q ＝恒压绝热Q Q +＝0+)(12,T T nC m p -＝463.4J U ∆＝恒压绝热U U ∆+∆＝0+)(12,T T nC m V -＝261.9J H ∆＝恒压绝热H H ∆+∆＝0+绝热Q ＝463.4J W ＝U ∆-Q ＝174.5J若只知始态和终态也可以求出两途径的U ∆及H ∆，因为H U 和是状态函数，其值只与体系的始终态有关，与变化途径无关。
物化课后习题答案
物化课后习题答案物化课后习题答案在学习物理化学的过程中，课后习题是巩固知识、加深理解的重要环节。
然而，面对繁多的习题，有时候我们可能会遇到一些难题，找不到正确的解答。
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一、热力学1. 一个气体在等温过程中从体积V1膨胀到体积V2，其对外界做功为W，根据热力学第一定律，这个过程的热量变化为多少？根据热力学第一定律，热量变化等于对外界做功的绝对值，即热量变化（ΔQ）= |W|。
2. 一个物体在压力为P的等压过程中吸收了热量Q，根据热力学第一定律，这个过程的对外界做功为多少？根据热力学第一定律，对外界做功等于热量的负值，即对外界做功（W）= -Q。
二、化学反应1. 氨气与氧气发生反应生成氮气和水蒸气的化学方程式是什么？氨气与氧气反应生成氮气和水蒸气的化学方程式为：4NH3 + 5O2 -> 4NO +6H2O。
2. 一定质量的乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，计算生成的二氧化碳的质量。
乙醇的化学式为C2H5OH。
根据化学方程式，1摩尔的乙醇燃烧生成2摩尔的二氧化碳。
根据摩尔质量，乙醇的摩尔质量为46g/mol，二氧化碳的摩尔质量为44g/mol。
因此，生成的二氧化碳的质量为乙醇质量的两倍，即生成的二氧化碳质量为92g。
三、电化学1. 铜离子在铜电极上发生还原反应，写出该反应的化学方程式。
铜离子在铜电极上发生还原反应的化学方程式为：Cu2+ + 2e- -> Cu。
2. 如果电池的电动势为1.5V，电池内发生的化学反应的标准电动势为1.8V，那么这个电池的电动势变化是正值还是负值？根据定义，标准电动势是在标准状态下，即溶液浓度为1mol/L，温度为25℃时测得的电动势。
电动势的变化等于实际电动势减去标准电动势。
因此，这个电池的电动势变化为负值。
通过以上几个例子，我们可以看到，物化课后习题的答案并不复杂，只需要掌握一些基本的概念和原理，就能够轻松解答。
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第一次习题课 (热力学第一定律、第二定律).
＝－1329 J
3. 乙醇的燃烧反应为： C2 H 5OH (l ) 3O2 ( g ) 2CO2 ( g ) 3H 2O(l )。已知在298K 时乙醇的标准摩尔燃烧焓为―1366.91 kJ m ol1，试计算298K时乙醇的 标准摩尔生成焓。已知298K时 CO2 ( g ) 和 H 2O(l ) 的的标准摩尔生成焓分
绝热可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P2=101.3 kPa T2=？，V2＝11.95 dm3
反抗恒外压绝热不可逆膨胀
1mol单原子理想气体 P1=101.3 kPa T3=？,V2＝11.95 dm3
（1）对绝热可逆膨胀过程，由热力学第一定律及过程特征有：
(P1)1- γ(T1) γ ＝(P1) 1-γ (T2) γ 据此可解出T2＝145.6K。 W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝1×1.5×8.314×(145.6－298.2)＝－1903 J Q＝0 ΔH＝nCP,m(T2－T1)＝1×2.5×8.314×(145.6－298.2)＝－3172 J
(2) 对反抗恒外压的绝热不可逆膨胀过程，根据 热力学第一定律及体积功的定义有：
W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝－Psur(V2－V1) ＝－ Psur(V2－V1) ＝－101.325(11.95－nRT1/P1)
＝－ 101.325(11.95－1×8.314×298.2/607.95)
＝－797.6 J T2＝T1－797.6/(1.5×8.314) ＝298.2－64.0 ＝234.2K
4. 2mol双原子理想气体从状态300K,150KPa先恒容 冷却使压力降至50KPa,再恒温可逆压缩至100KPa。 求整个过程的Q、W、 ΔU、 ΔH及ΔS。
物理化学课后习题答案
物理化学课后习题答案物理化学课后习题答案在学习物理化学的过程中，课后习题是巩固知识、检验理解的重要方式。
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1. 题目：在一个密闭容器中，有一定量的气体，压强为P，体积为V，温度为T。
如果将容器的体积减小一半，温度增加一倍，气体的压强会发生什么变化？解答：根据理想气体状态方程PV = nRT，其中n为气体的物质量，R为气体常数。
如果体积减小一半，那么V变为原来的一半，即V' = V/2；如果温度增加一倍，那么T变为原来的两倍，即T' = 2T。
代入理想气体状态方程，得到P'V'= nR(2T)。
由于P' = P（压强不变），那么P'V' = PV/2 = nRT，即气体的压强减小了一半。
2. 题目：在溶液中，酸性物质通常会导致酸碱指示剂变色。
为什么酸性物质能够改变指示剂的颜色？解答：酸性物质通常会释放出H+离子，而酸碱指示剂的颜色变化与H+离子的浓度有关。
酸性物质的存在增加了溶液中的H+离子浓度，导致指示剂发生颜色变化。
具体来说，指示剂分子中的某些基团会与H+离子发生反应，改变分子的电子结构，从而导致吸收或反射特定波长的光线，使指示剂呈现出不同的颜色。
3. 题目：有两个容器，一个容器中装有纯水，另一个容器中装有等摩尔浓度的NaCl溶液。
哪个容器的溶液具有更高的渗透压？解答：渗透压与溶液中溶质的浓度有关。
在这个问题中，纯水是没有溶质的，而NaCl溶液中含有溶质Na+和Cl-离子。
根据范性渗透压方程π = iMRT，其中π为渗透压，i为离子的折射率，M为溶质的摩尔浓度，R为气体常数，T为温度。
由于两个容器中的溶质浓度相同，所以M相等。
而纯水中没有溶质，即i = 1。
因此，纯水的渗透压更低，NaCl溶液的渗透压更高。
物理化学课后习题答案（全）
第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气，烧瓶之间有细管相通。
若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中，瓶内气体的压力为0.06MPa 。
若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中，另一只仍然浸在沸水中，试求瓶内气体的压力。
解： 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计，其简单构造为：一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内，玻璃管中未被水银充满的空间是真空，水银槽通大气，则水银柱的压力即等于大气压力。
有一气压计，因为空气漏入玻璃管内，所以不能正确读出大气压力：在实际压力为102.00kPa 时，读出的压力为100.66kPa ，此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。
如果气压计读数为99.32kPa ，则未被水银充满部分的长度为35mm ，试求此时实际压力是多少。
设两次测定时温度相同，且玻璃管截面积相同。
解：对玻璃管中的空气，p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器，经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯，试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。
设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和；又设饱和器前后的压力差可以略去不计。
（溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅）解：n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。
物理化学课后答案
第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（14618.623÷1441.153）=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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
第一次习题课 物理化学 答案
不可逆相变（如1mol水在373K、pθ下向真空蒸 发为1mol、373K、pθ的水蒸气）
W =0
ΔU = ΔH − Δ ( pV ) = ΔH − ( p f V f − p iVi ) = Q
（5）绝热过程（理想气体）
Q = 0, ΔU = ∫ CV dT ,
Ti
Tf
Tf
ΔH = ∫ C p dT
Ti
Tf
可逆绝热过程
W = ΔU = ∫ CV dT =
Ti
p f V f − piVi
γ −1
γ = C p / CV
不可逆绝热过程 W = ΔU = CV (T f − Ti ) （若CV为常数）
[例1.1-6] 2mol理想气体O2 ，由300K、10 pθ 经下 列途径膨胀到 pθ。求下述各过程的Q，W′及O2的 ΔU、ΔH。（1）绝热向真空膨胀； （2）等温可逆膨胀； （3）绝热可逆膨胀； （4）迅速将压力减为pθ 膨胀。
等压变温 dS =
C p dT T
，
C p dT T
T1
2.4-3环境的熵变
ΔS环
Q = − T环
[例] 1mol H2O(g)从473K冷却到298K变为H2O(l)， 求此过程的△S。 已知H2O的Cp,m(g)=(30.21+9.92×10-3T)J·mol-1·K-1， 水的蒸发热为2255J·g-1。
-1
[例1.1-12]
2molNH3(g)理想气体，由300K、2pθ
分别经下列两种过程膨胀到pθ ，请求算下述两过 程中NH3(g) 做的功W′ ，NH3(g)的ΔU、ΔH。 (1)绝热可逆； (2)对抗恒定的pθ做绝热快速膨胀。 已知NH3(g) Cp,m=35.606J⋅K-1⋅mol-1,并为常数。
物理化学习题课答案(一)
物理化学习题课答案（一）班级：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________一. 选择题1. 对于理想气体的内能有下述四种理解：(1) 状态一定，内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的(3) 对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时，内能一定跟着改变其中正确的是：( D )(A)（1）（2）（B）（3）（4）(C)（2）（4）（D）（1）（3）2. 下列宏观过程：(1) p，273 K 下冰融化为水(2) 电流通过金属发热(3) 往车胎内打气(4) 水在 101 325 Pa， 373 K 下蒸发可看作可逆过程的是：( A )(A)（1）（4）（B）（2）（3）(C)（1）（3）（D）（2）（4）3. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经 (1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有： ( C )(A) H1> H2 (B) H1= H2(C) H1< H2 (D) 不能确定4. 对于下列的四种表述：(1) 因为ΔH = Qp，所以只有等压过程才有ΔH(2) 因为ΔH = Qp，所以Qp也具有状态函数的性质(3) 公式ΔH = Qp只适用于封闭体系(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是：( B )(A)（1）（4）（B）（3）（4）(C)（2）（3）（D）（1）（2）5. ΔH = Qp适用于下列哪个过程？ ( B )(A) 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa(B) 0℃、101325Pa下冰融化成水(C) 101325Pa下电解CuSO4水溶液(D) 气体从298K，101325Pa可逆变化到373K、10132.5Pa6. 在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间： ( CD )(A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换(C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定与热交换无关7. 在一个刚性的绝热容器中燃 ( B ) C6H6(l) + (15/2) O2(g)6CO2（g）+ 3H2O(g)(A) ΔU = 0 ，ΔH < 0 ， Q = 0(B) ΔU = 0 ，ΔH > 0 ， W = 0(C) ΔU = 0 ，ΔH = 0 ， Q = 0(D) ΔU ≠ 0 ，ΔH ≠ 0 ， Q = 08. 体系的压力p(体系)与环境的压力p(环境)有何关系? ( D )(A) 相等 (B) 无关系(C) p(体系)> p(环境) (D) 可逆变化途径中p(体系)=p(环境)9. 如图，在绝热盛水容器中，浸有电阻丝，通以电流一段时间，如以电阻丝为体系，则上述过程的Q、W和体系的ΔU值的符号为： ( B )(A) W = 0， Q < 0，ΔU <0(B) W > 0， Q < 0，ΔU >0(C) W = 0， Q > 0，ΔU > 0(D)W < 0， Q = 0，ΔU > 010. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( BC )11. 测定有机物燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为QV。
物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律1．1mol 双原子理想气体在300 K 、101 kPa 下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K 、压强为1 010 kPa 。
求整个过程的U ∆、H ∆、W 及Q 。
（答案：△U = 1455 J ，△H = 2037 J ，W=17727 J ，Q = -16272 J ）解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，U ∆=0，H ∆=0 V 1=8.314×300/101=24.695dm 3,此平衡态的体积就是末态的体积V 2， V 2=8.314×370/1010= 3.046dm 3 此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPaW=-P’(V 2-V 1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3=17727 J=17.727 kJ -Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步： 因恒容W=0U ∆=Q v =C v,m (T 2-T 1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJH ∆=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ整个过程：W=17.727 kJ ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ ；U ∆=1.455 kJ ；H ∆=2.037 kJ 。
2．设有0.1 kg N 2，温度为273.15 K ，压强为101325 Pa ，分别进行下列过程，求U ∆、H ∆、Q 及W 。
(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa ； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。
（答案： ①△U = Q V = 1.01×104 J ，△H = 1.42×104 J ，W = 0；②△H = Q P = 28.4 kJ ，△U = 20.20 kJ ，W= -8.11 kJ ； ③ Q = 5622 J ，W = -5622 J ，△H = △U = 0 J ；④ Q = 0，W = △U = -4911 J ，△H = - 6875 J ）解： 将N 2 气视为双原子理想气体，则C p,m =29.10 J ·mol -1·K -1; C v,m =20.79 J ·mol -1·K -1 (1) W=0, 末态温度 T 2=1.5T 1=1.5×273.15 K∴U ∆=Q v =n C v (T 2-T 1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 JH ∆= n C p (T 2-T 1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J(2) 末态温度 T 2=2T 1=2×273.15KH ∆=Q p = n Cp(T 2-T 1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJU ∆=n C v (T 2-T 1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJW= -P V ∆= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ (3) 理想气体恒温，H ∆=U ∆=0,W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ (4) 运用理想气体绝热过程方程：4.0224.011V T V T =T 2=(1/2)0.4×T 1=(1/2)0.4×273.15 =207 K; Q=0W=U ∆= n C v,m T ∆= (100/28)×20.79×(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJH ∆= (100/28)×29.10×(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ3．在373.15 K 、101325 Pa 下，1 mol 水缓慢蒸发。
《物理化学》课后习题第一章答案
《物理化学》课后习题第⼀章答案习题解答第⼀章1． 1mol 理想⽓体依次经过下列过程：(1)恒容下从25℃升温⾄100℃，(2)绝热⾃由膨胀⾄⼆倍体积，(3)恒压下冷却⾄25℃。
试计算整个过程的Q 、W 、U ?及H ?。
解：将三个过程中Q 、U ?及W 的变化值列表如下：过程 QU ?W(1) )(11,初末T T C m V - )(11,初末T T C m V -0 (2)0 0（3） )(33,初末T T C m p - )(33,初末T T C m v - )(33初末V V p -则对整个过程:K 15.29831＝末初T T = K 15.37331==初末T TQ ＝)(11,初末－T T nC m v +0+)(33,初末－T T nCmp＝）初末33(T T nR -＝[1×8.314×(-75)]J ＝-623.55JU ?＝)(11,初末－T T nC m v +0+)(33,初末－T T nC m v ＝0 W ＝-)(33初末V V p -＝-）初末33(T T nR -＝-[1×8.314×(-75)]J ＝623.55J因为体系的温度没有改变，所以H ?＝02． 0.1mol 单原⼦理想⽓体，始态为400K 、101.325kPa ，经下列两途径到达相同的终态：(1) 恒温可逆膨胀到10dm 3，再恒容升温⾄610K ； (2) 绝热⾃由膨胀到6.56dm 3，再恒压加热⾄610K 。
分别求两途径的Q 、W 、U ?及H ?。
若只知始态和终态，能否求出两途径的U ?及H ?？解：(1)始态体积1V ＝11/p nRT ＝(0.1×8.314×400/101325)dm 3＝32.8dm 3 W ＝恒容恒温W W +＝0ln12+V V nRT＝(0.1×8.314×400×8.3210ln +0)J＝370.7JU ?＝)(12,T T nC m V -＝[)400610(314.8231.0-]J ＝261.9JQ ＝U ?+W ＝632.6J H ?＝)(12,T T nCmp -＝[)400610(314.8251.0-]＝436.4J(2) Q ＝恒压绝热Q Q +＝0+)(12,T T nCmp -＝463.4JU ?＝恒压绝热U U ?+?＝0+)(12,T T nC m V -＝261.9J H ?＝恒压绝热H H ?+?＝0+绝热Q ＝463.4J W ＝U ?-Q ＝174.5J 若只知始态和终态也可以求出两途径的U ?及H ?，因为H U 和是状态函数，其值只与体系的始终态有关，与变化途径⽆关。
物理化学习题课参考答案
物理化学习题(相平衡)一.选择1、在α、β两相中均有A与B两种物质,达到相平衡时,下列各式正确的就是(1)。
(1)μαB=μβB(2)μαA=μβA(3)μαB=μαA(4)μαB=μβA2.组分B从α相扩散到β相中,则下列说法中正确的就是(4)。
(1)总就是从浓度高的相扩散到浓度低的相(2)平衡时两相的浓度相等(3)总就是从浓度低的相扩散到浓度高的相(4)总就是从高化学势移向低化学势3、室温下氨基甲酸铵分解反应为NH2CO2NH4(s)====2NH3(g)+CO2 (g)若在300K时向系统中加入一定量的氨基甲酸铵固体,则此系统的物种数S与组分数C应为(3)。
(1)1,1(2)3,2(3)3,1(4)3,34.将克拉贝龙方程应用于水的液固两相,随压力的增长,水的凝固点将(2)。
(1)上升(2)下降(3)不变(4)无法判断5、在一定温度下,在水与CCl4组成的互不相溶的系统中,向水层中加入1:1的KI与I2,此系统的自由度就是(2)。
(1)1(2)2(3)3(4)46、对于二组分系统,能平衡共存的最多相数为(4)。
(1)1(2)2(3)3(4)47、对于恒沸混合物,下列说法中错误的就是(4)。
(1)不具有确定的组成(2)平衡时气相与液相组成相同(3)其沸点随外压的改变而改变(4)与化合物一样具有确定的组成二.填空1.在水的平衡相图中。
线就是水的蒸发曲线, 线就是冰的升华曲线,线就是冰的融化曲线, 点就是水的三相点。
、2、将过量NH4HCO3(s)放入密闭真空容器内,50℃时,按NH4HCO3(s)按下式进行分解:NH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)。
达平衡后则该体系的相数P= , 独立组分数C= , 自由度数F= 。
(2,1,0)3、(2)最合适的组成应配成w(联苯醚)=0、78,这一组成具有最低共熔点12℃,其凝固点最低,所以不至于因为凝固而堵塞管道。
4、求下列系统③从X B=0、5开始蒸馏,馏出物或残留物分别就是什么？(1)T M,T N,(2)所处的T,p及气液相组成y B、x B,达两相平衡气液相的相对量不同,(3)0。
物理化学课后习题解答
第8章 表面和胶体化学习题解答1. 若一球形液膜的直径为2×10-3 m ，比表面自由能为0.7 J·m -2，则其所受的附加压力是多少？ 解：球形液膜 3440.7 kPa2.8 kPa 210/2p r γ-⨯∆===⨯ 2. 若水在293 K 时的表面张力为72.75×10-3 N·m -1，则当把水分散成半径为10-5 m 的小液滴时，曲面下的附加压力为多少？ 解：3452272.7510 Pa 1.4510 Pa 10p r γ--⨯⨯∆===⨯ 3. 在293 K 时把半径1 mm 的水滴分散成半径为1 µm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯函数增加了多少？完成该变化时，环境至少需做多少功？已知水的表面张力为72.75×10-3 N·m -1。
解：设半径1 mm 水滴的表面积为A 1，体积为：V 1，半径为：R 1；半径1 µm 水滴的表面积为A 2，体积为：V 2，半径为：R 2；N 为小水滴的个数。
33121244 , 33V NV R N R ππ== 33912 1 mm 101 μm R N R ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 229222114 1 μm 1010004 1 mm A N R A R ππ⨯⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 12221440.07288 N m 4()=9.14510 N m 9.14510 JA G dA NR R γπ---∆==⋅⨯-⨯⋅=⨯49.14510 J A W G -=-∆=-⨯ 4. 在298 K ，101.325 kPa 下，将直径为1 µm 的毛细管插入水中，问管内需加多大压力才能防止水面上升？若不加额外压力，让水面上升达平衡后，管内液面上升多高？已知：该温度下水的表面张力为0.072 N·m -1，水的密度为1000 kg·m -3，设接触角为0o ，重力加速度为9.8 m·s -2。
物理化学课后习题答案详解
《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正？为负？或为零？解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，101.325kPa 下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、101.325kPa 下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1) Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。
(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。
(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。
5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
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A
+ V VB
பைடு நூலகம்
B
= − n A R ln x A − n B R ln x B = −R
∑
i
n i ln x i > 0
1.2-2 非等温过程
， CvdT 等容变温 d S = T，
ΔS = ∫
ΔS = ∫
T2
T2
T1
Cv dT ΔS = C ln T2 v T1 T
T2 Δ S = C p ln T1
[例] 试判断在268.2K、pθ下，过冷的液体苯是否 会自动凝结为固体苯。 已知苯的凝固点为278.2K，苯在278.2K时的融 化热ΔHm=9940J·mol-1，在268.2～278.2K温度间隔 内，液体苯和固体苯的平均热容量为：
C p ,m (l ) = 126.8 J ⋅ K ⋅ mol
第一定律小结 ： 注意 （i）不同类型过程的特征； （ii）不能简单地套用公式，而必须明了 公式的应用条件、适用范围。
下面择其主要内容做如下小结 （封闭体系，W其=0）
（1）等温膨胀过程（ΔT=0） 向真空膨胀 对抗恒外压膨胀 可逆膨胀
W = 0,
W = − pΔV,
Vf
ΔU = Q
ΔU = Q− pΔV
等压变温 dS =
C p dT T
，
C p dT T
T1
2.4-3环境的熵变
ΔS环
Q = − T环
[例] 1mol H2O(g)从473K冷却到298K变为H2O(l)， 求此过程的△S。 已知H2O的Cp,m(g)=(30.21+9.92×10-3T)J·mol-1·K-1， 水的蒸发热为2255J·g-1。
−1 −1
C p ,m ( s ) = 122.6 J ⋅ K −1 ⋅ mol −1
[例] 标准压力pθ下，把25g、273K的冰加到 200g、323K的水中，假设体系与外界无能量交 换，求体系熵的增加。已知冰的比热为 4.184kJ·kg-1·K-1，冰的熔化焓ΔslHθ=333kJ·kg-1， 二者都为常数。
Ti
Tf
Tf
ΔH = ∫ C p dT
Ti
Tf
可逆绝热过程
W = ΔU = ∫ CV dT =
Ti
p f V f − piVi
γ −1
γ = C p / CV
不可逆绝热过程 W = ΔU = CV (T f − Ti ) （若CV为常数）
[例1.1-6] 2mol理想气体O2 ，由300K、10 pθ 经下 列途径膨胀到 pθ。求下述各过程的Q，W′及O2的 ΔU、ΔH。（1）绝热向真空膨胀； （2）等温可逆膨胀； （3）绝热可逆膨胀； （4）迅速将压力减为pθ 膨胀。
ΔU = Q + W
= −nRT （气体为理想气体）
不可逆相变（如1mol水在373K、pθ下向真空蒸 发为1mol、373K、pθ的水蒸气）
W =0
ΔU = ΔH − Δ ( pV ) = ΔH − ( p f V f − p iVi ) = Q
（5）绝热过程（理想气体）
Q = 0, ΔU = ∫ CV dT ,
[例1.1-7] 1mol单原子理想气体，（如图1-4） 经A、B、C可逆过程完成一个循环回到状态1。已 知：（1）状态1：p1=4pθ ，T1=546K；（2）状态 2：p2=2pθ, V2=11.2dm3；（3）状态3：p3=2pθ, T3=546K。试计算各过程的Q、W′ 及体系的ΔU、 ΔH。
熵变的计算
1.2-1 等温过程 1. 理想气体 2. 相变过程 3. 等温下气体混合
Δ S 混 = n A R ln V
A
ΔS = ∫
n R T ln
B
σ QR
T
A
QR = T
ΔS =
V2 V1
T
V2 p1 = n R ln = n R ln V1 p2
Δ S
=
n Δ H T
V
m
+ V VA
B
+ n B R ln
ΔU = Q + W
Q =W′
W = − ∫ pdV ,
Vi
若体系为理想气体 ΔU = 0, （始终态T相等）
ΔH = 0,
（2）等容过程（ΔV=0, W=0） 理想气体或实际体系
ΔU = QV = ∫ CV dT
Ti Tf
理想气体
ΔH = ∫ C p dT
Ti
Tf
（3）等压过程（Δp=0, δW=-pdV, W=-pΔV）
ΔH = Qp = ∫ CpdT
Ti Tf
理想气体或实际体系
理想气体
ΔU = ∫ CV dT
Ti
Tf
（4）相变过程 可逆相变（等温等压过程），如1mol水在373K 、pθ下蒸发为1mol、373K、pθ的水蒸气
ΔH = Qp W = −∫ pdV = − p(Vf −Vi )
Vi Vf
= − pV f （忽略液体体积Vi）
p
A 2 B 图1-4 1 C 3
V
[例1.1-11]
1mol N2气（设为理想气体），在
pθ下使其体积增大1dm3，求N2气内能改变多少？
[例1.1-5] 将373K、0.5p 的水蒸气100dm 恒温 可逆压缩到p ，继续在p 下压缩到体积为10dm
θ θ 3
θ
3
为 止 ， 试 计 算 此 过 程 的 Q 、 W′ 及 水 的 ΔU ， ΔΗ。假设液态水的体积可以忽略不计，水蒸 气为理想气体，水的汽化热为2259 J·g 。
-1
[例1.1-12]
2molNH3(g)理想气体，由300K、2pθ
分别经下列两种过程膨胀到pθ ，请求算下述两过 程中NH3(g) 做的功W′ ，NH3(g)的ΔU、ΔH。 (1)绝热可逆； (2)对抗恒定的pθ做绝热快速膨胀。 已知NH3(g) Cp,m=35.606J⋅K-1⋅mol-1,并为常数。