南大物化课后习题答案
南京工业大学物理化学上册习题答案
0.714 kg m3
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V 125.0000 25.000 100.0000 cm3 100.0000cm3
H2
m3
p
T
N2
1dm3
p
T
2
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
（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，H2 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。
H2O(l)
1
n=m/M=pV/RT
M RTm 8.314 298 .15 (25.0163 25.0000 ) 30.31g mol
pV
13330 10 4
1-5 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: 高压釜内有常压的空气的压力为 p 常，氧的分压为
pO2 0.2 p常
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
yO2 ,1
pO2 p
0.2 p常 4 p常
0.2 0.05 4
物理化学课后答案傅献彩第五版南京大学化学化工学院
热 力 学 第L 如果-个系统从环境吸收了如J 的热，而系统的热力学能却增加r 200 n 问系统从环境得到r 妾少 功？如果该系统<t 膨脈过程对环境作了 10 KJ 的功•同时收了 2« KJ 的热*求系统的热力学施变化值. 解;根据∆U=Q^W 热力学第一定律.可知W r -=∆Lf -Q (系统从环境吸热，QAo)= (200-40)J = 16OJΔΠ=Q÷W (系筑对环境做功MVtD= (28-10)kJ≡18kJ,2, 冇10 πκl 的气体(设为理想气休)■压力为Kx)O kP 酣温度为300 K •分别求出等温时下列过程的功' O )在空气压力为IoOkP 日时.体积胀大I dm½(2) 在空气压力为100 kPa 时•膨胀到气体压力也是IOO kPa ；(3) 等温可逆膨胀至气体的压力为IOo kPa.解：(D 外压始终维持恒定'系统对环境做功W-=-A∆V1(X)XlO J PaXlX 10^3m 3= — 100」*一 E 牛由沖«*>--IOmoixa. 314 J * mol~, ∙ K-I X300KXln IOmOl,300 K IOOokl⅛.V 1 IOmOL 300 KIOOkPa ⅛V;S 2-6^-PΛV 1~VOTIRTI \4 )=-1OnlO1XB, 314 * J ∙ TnOr I ∙ K^l ×30°KX 100^(i⅛-ιδ⅛)=-^ 25XIQ 4J*&尊温可≡K --f ： MV一 PE nRT 2 = ~nRT In= -5. 74XIO 4 J. ■3. 1 mcl 单原子理想气体,Cv"∙∣R.始态⑴的温度为273 K,体积为22.4 dπ?,经历如下三步•又叵 到始态•请计算每个状杰的压力、Q ・W 和2.(1) 等容可逆升温由始态(1〉到546K 的状态(2卄(2) 等温(546K)可逆膨胀由状态(2)到44. 8 dm j 的状杰(3卄(3) 经等压过程由状态(3)回到始态(1).解,(1)尊容可逆升温过程如图2-7. 546k,lmol. 44.8×10⅛5图2-7W-~A∆V=0∆L∕=Q÷W≡=Q = J ： nCv.m <lT=lmol×-∣-×& 314 ・ J ・ mol"・ KTX(546-273)K=34O4. 58J.(2)等温可逆膨胀过程∆U=0 W≈-∏RT In^ = -ITnol×& 314 J ・ mol^, ∙ K~, Xln ∣∣r ∣×546K=-3146. 50JQ=-W=3146∙ 50J∙ (3〉等压过程W = -P t ∙ ∆V=-vΓ(VI_v ：)1I∏212⅛J14 J_LmQLL∙ K J ×273K χc22 4_44 S)X 10-3rn J = 2269. 72J nC fi .m dT ="(∙∣∙R+R)X(273 K -546 K)∆LΓ=Q*W= (-5674. 31+2269. 72)J = -3404. 59J.4. 在29】K 和IOO kPa 下・1 mol Zn(S)溶于足就稀盐酸中•置换出1 mol H, (g).并放热152 kJ.若以Zn和盐酸为系统,求该反应所做的功及系统热力学能的变化. 解：Zn(S)+2HCl —ZnCl 2 ÷ H 2 (g)22∙4X10fQ= -y×8∙314J ∙ moΓ, XK*1 X(-273)KXlmol≡-5674. 31J 5461ςlmol,22,4×10W [T]在291 K-IOOkPa的条件下发生以上反应•产生Hz(g)W=-P r(V J-V I )== — />, =_ p. τ^~ = -nRT(.p,≈ p= IOOkl,a)≡ - Imol X & 3)4 J ∙ moΓ,•KTX291 K=-2419. 37J该反应为放热反应>Q<0.Q=-152X103J∆σ=Q÷W=-(152× IO3+2439. 37)J = -154∙ 42X103J∙5在298 K时,有2 mol N2(g),始态体积为15 dm3.保持温度不变•经下列三个过程膨胀到终态体积为50 dn?,计算各过程的∆U f^H t W和Q的值.设气体为理想气体.(1)自由膨胀；(2)反抗恒定外压100 kPa膨胀；(3)可逆膨胀.解：(1)自由膨胀过程为尊熔过程AH=O由于A=O W=-P.V=O同理∙∆H=Δl7+∆(pV)可推出∆LΓ=O又根据∆U=Q÷W可知Q=O.(2)反抗恒定外压膨胀W=-P e(V2-V l) =-100×103 Pa(50-15) × 10^8m3 = -3500J因为理想气体的U和H都只是温度的函数•等温下∆U=0.∆H-0,Q- W=35OOJ.(3)等温可逆膨胀W =-∫pdV = 一HRT In 普=一2τnol X & 314 J ・moΓ1・ K-I X 298 KXIn 誇=-5965. 86 J2=Q÷W,等温过程∆L∕=O.∆H=OQ=-W=5965. 86 J.6•在水的正常沸点(373. 15 K,101. 325 kPa),有1 mol H2CXD变为同温、同压的H l O(g),已知水的摩尔汽化焙变值为‰=40. 69 kJ・TnOrLiS计算该变化的Q∆U,∆H的值各为多少.解:相变在373.15K,101. 325kPa等温等压下进行，AH=QQ= H. =40. 69kJ ∙ moΓ1×lmol≡=40. 69kJW--^(V g-V r)--TtPT--ImoIX& 314J ∙ mol 订∙ Kβl×373K≡-3. IkJ ∆U=Q÷W=(40. 69-3.1)kg=37. 59kJ.7.理想气体等温可逆膨胀,体积从匕膨胀大到】0匕，对外作f 41.85 kJ的功，系统的起始压力为202.65 kPa⑴求始态体积VZ(2)若气体的Ift为2 mol.试求系统的温度.解,1)等温可逆过程W≈-nRT In^V r)理想气体状态方程pV=nRT两式联合求解PVI =InV =0. 089m ∖202. 65×103Pa41.85×1O 3J Vl=曲(2)同理根据笥温可逆过程中W=-nRTIn存W 41.85 × IO3J "iz可得T= ------------V- ------------------------------------------- :一i∩v;-1°93∙ 05K.nR In 护2mol× & 314 J ∙ mol 1∙ K In&在100 kPa及423 K时閑1 mol NH j(g)等温压缩到体积等于10 dm3,求最少需做多少功？(1)假定是理想气体,(2)假定符合Van der WaHIS 方程式.已知Van der WaaIS 常数α = 0∙ 417 Pa ∙ m4∙ moL"=3∙ 71X 10"5m3∙ moΓ6.解：(1)假定为理想气体,那么气体在等温可逆压缩中做功最小W≈-nRT In 务= -ltnoI×& 314 J ・moΓ,∙ K-l×4Z3 KXIn 35 χ lo⅞'=MQ5, ?4J可根据理想气体状态方程V严警=—X8,314wop√κ—23 K =s35X Io-Jm3 代入上式方可求解.(2)假定符合Van der WaalS方程•方程整理后•可得(6÷T)÷V-7-⅞≡0代入数据Vi-3. 472×10∙t Vl÷4.17× IO-6V flt-L 547×lO',o=O解三次方程后得V m=35×10-3m3= 疑三篇一曲(炳一吉)=0. 417Pa ・m∙ ∙ moΓ> ×12× (5⅛厂5⅛?)4385. 21J.9.巳知在373 K和100 kPa压力时，1 kg H2O(I)的体枳为1. 043 dm∖ 1 kg H20(g)的体积为1677dm3,H2O(I)的摩尔汽化熔变值JpH fn=MO. 69 kJ・moΓ1.当1 mol HQ(I)在373 K和外压为】00 kPa时完全蒸发成H2O(g).试求：(1)蒸发过程中系统对环境所做的功；(2)假定液态水的体积可忽略不计，试求蒸发过程中系统对环境所做的功•并计算所得结果的相对谋3假定把蒸汽看作理想气体,且略去液态水的体积,求系统所做的功；解:<1)«发过程中系统对环境做功W=-A(V<-½)= -100×10,Pa×(1677×10-,-1.043×10"s)m s・⅛~,×(18.0×10^3)kg=-3016. 72J.5解释何故蒸发的熔变大于系统所作的功.6 求(1)中变化的^U a和（2） 假设水的体枳可忽略∙W!J ½=0W=-P •匕= -100X103P8X1677XKΓ'kgT ∙ ∏? X18XlO -'kg=-3O18∙ 6OJ （二眇鹫盍嚮 72）J X ]00% =0 062%.（3） 把水蒸气看作理想气体•则可使用理想弐体状态方程PV=HRT且忽略液态水的体积,则V Z =OW≈-p^V g ≈-nRT= -lmol×8.314J ∙ moΓ, ∙ R -,×373 K= 一3101. 12J.（4） Q ,ιa = ∆r MI Hm = 40. 69kJ ∙ πx>Γ1A ” _Q-J rW 40. 69kJ ・ moL XlmolX103 + （-3016. 72）J 4U in - ---------------- T=S J ------------------------- = 37. 67 X IO 3J ・ moΓl .（5）仝蕉发过程中•用于系统对环境做膨胀功的部分很少•吸收的夬部分热量用于提岛系统的热力学10. 1 mol 单原子理想气体,从始态:273 K.200 kPa,到终态323 K,100 kAu 通过两个途径：（1〉先等压加热至323 K,再尊温可逆膨胀至IOO kPa,（2）先等温可逆膨胀至IOO kPa,再等压加热至323 K.请分别计算两个途径的Q∙W,2和AH,试比校两种结果有何不同•说明为什么.解:⑴因为单原子理想气体Gj=∙∣R,C,rn =今R 过程如图2—&①等压升温W I =_P ，（S_S=_P （呼^_呼^）= -M ∕?（^-T I ） = -ImOlX8. 314 J ∙ moΓl ∙ KrX （323—273）K= — 415∙ 7JHC Arni dT=Imol×γ×8. 314 J ∙ moΓl ∙ K l （323-273）K=1039. 257 心=J ： MCv,m dT=ImolXyX8.314 J ・ moL ・ KTM623.55J.②等温可逆总=-叔Tl 唸= -hnolX8. 314 J ・ moL ・ KU 323 KXln 需= -1861∙ 39 J∆LΛ ≡O∙∆Hf =Of Q 2 =-W 2 = 1861. 39JW = W 】+WZ =-2277∙ 09JQ=Ql 卜Q=29OO∙ 64J ∆U=∆IΛ+∆IΛ = 623∙ 55J ∆H=∆Wι +∆H 2 = 1039. 25J.Wz≈~nRT InImOl323 KIOOkPa①等温可逆Vy I =^Tln⅛ = →T Ing≡-lmol×& 314 J ∙ moΓ, ∙ KTX273KXln 需=一 1573∙ 25J∆Uι ==0∙∆Hι =0Q=-Wl= 1573∙ 25J.②等压升温VV 2 = -A (½-V 1) =-n ^(T 2-T 1 J--ImolX& 314 J ∙ mcΓ, ∙ K "】(323—273)K≡= — 415∙ 7J△H2=Q" = J ；： nC pt .dT=1 TnOlX 孑X8.314 J ∙ moΓ1 ∙ KTX(323—273)K=IO39∙ 25J∆U t ≈ P rtC v .m dT=l mo ∣X⅜×& 314 J ∙ moΓl ∙ K^,=623. 55J 儿 2W=W l ÷W 2 = -198& 95J Q=Q+Q = 2612∙ 5J∆U=∆LΓ1 +∆IΛ =623. 55J∆H≡∆Hι ÷∆H 2 = 1039. 25J.比较两种结杲・2和'H 值相同•而Q 和W 值不同.说明Q 和W 不是状态函数•它们的数值与所经 过的途径和过程有关.而2和3H.是状态函数，无论经过何种途径•只要最终状态相同.2和∆H 的数 值必相等.11.273 K,压力为5×10s Pa^.N 2(g)的体积为2.0 dπ?.在外压为IOO kPa 压力下等温膨胀•宜到M (g ＞的压力也等于IOO kPa 为止.求过程中的Vy,∆M,∆H 和Q 假定气体是理想气体•解:该过程为恒定外压等温膨胀∆U=0∙∆H=0W=-PAVZ-VX y )Q=-W=800J.12.0.02 kg 乙醇在其沸点时蒸发为气体.巳知蒸发热为85E kJ ・kg",蒸气的比容为0. 607 m j ・ 治一'.试求过程的∆U,AH∙W 和Q(计算时略去液体的体积).H IGHSOH(I)I [p],[τ] ∣C 2H 5OH(g)p 、Tb图 2-10P∙Tb 图2-9(理想气体状态方稈PV=HRT)此蒸发过程为等温等压可逆过程∆H=Q Λ≡O. 02kgX858kJ ∙ kg -l =17.16kJ=-p f v g (忽略液体的体积)=-IOOX IO 3PaXO. 02kgX0. 607 m 3 ∙ kgT = -1214JMJ=Q+W= 17. 16×103 + (-1214J) = 15946J∙13. 373 K∙压力为100kI⅛时,LOgH 2O(I)经下列不同的过程变为373 KJOokPa 的出0@〉•请分别 求出各个过程的∆LΓ.∆H,W 和Q 值.⑴在373 KJoO kPa 压力下H 2O(I)变成同温、同压的汽；(2) 先在373 K ・外压为50 kPa 下变为汽,然后加压成373 KJOO kPa 的汽$(3) 把这个H 2O(I)突煞放进恒温373 K 的真空箱中•控制容积使终态压力为100 kPa 的汽.已知水的 N 化热为 ZZ59 kJ ∙ kg l .解:(1)水住同温同压的条件下蒸发∆H≈Q, = l×10-1kg×2259kJ ∙ kg 1=2∙26kjW≈-pV β (忽略液体体积)= _nRT∆U=Q+W=2∙ 26 × IO 3 J+(~ 172J) ≡2088J.图 2-11 [p] AHl=Q 、= 1 × IoTX 2259kJ ∙ k f Γl =2. 26kJWl = -PY l = -WRT= -172J∆Uι =Ql ÷W ∣ =2088J[C AU 2 = 01 ∆H 2 ≡0. W*≡ ~ n RT In^ = - nRT In y ∖PI 一⅛⅛¾X3∙314 J ・ mol- ∙ KT X373 KXln 鑰= 119J、 Q=-W2 = -119JW≈W l ^W z ~-53JQ=Q+Q=214U∆U=NΛ+∆IΛ=2088J∆H=∆H 3 ÷∆H: =2. 26X ]03J.(3) 在真空箱中"∙=0∙故W=O由∆U.∆H 为状态函数•即只奥最终状态相同，则数值相等 ∆H=2. 26×103J∙ W=Q+W=Q= 2088J.14. 1 mol 单原子理想气体•始态为200 kPa. 11. 2 dn?,经PT=储数的可逆过程(即过程中PT=誉數)■ 压缩到终杰为400 kPa.已知气;体的CV tm = -IR 试求 l∙0X107⅛g 18×10β,kg∙ moΓlX&314 J ∙ moΓx ∙ K -I X373KH-172J (2)373K∙ H 2CXD [/>] 50kPa 373K> H 2CXg) CTJ 50kPa373K>H 2O(g) IOOkPa（1） 终态的体积和温度;（2） ∆L r 和 M（3）所做的功•解：（1）根据PT ■常数,则PITI-P I T2丁 =ATl __________________ _________ _____ ______________2 PZ PZ 400ICPaF =航乃_ ImolX& 314 J ・ moL ・ KTXl34.7K gχ 10-3m3PZ Zd • •⑵单原子理想气体CV.,m =J-R2=J ； nCv,m dT=nC v ,m (.T z -T l ) = ImolXyX& 314J ・ mol~,・ KTX(134. 7—269. 4)K=-1679. 84J △H = r nC^dT=nC,.m (T 2-Tχ>JT I= ImoIX--X& 314 J ∙∙tnoΓ, ∙ KTX(134. 7—269. 4)K=-2799∙ 74J.⑶由/「D 丁两式可推出V=曙∖pV^nRT eW=PdVM-J ； £ ・?^XdT=-2nR(7⅛-T 1)= -2×lmol×& 314 J ∙ TnOr l ∙ KTX(134.7—269・ 4>K=2239∙ 79J.15. 设有压力为IOO kPa 、温度为293 K 的理想气体3.0 Bm 3 ,在尊压下加热，直到最后的温度为353 K 为止•计算过程中W.3l7.∆H 和Q.已知该气体的等压摩尔热容为:Q lnI = (27. 28÷3. 26×10^3T∕K)J ・ K~1 ∙ πκ>Γ,.解:该过程为等压升温过程△H=Qp — J ； n C,.m ATC,ιn =(27. 28+3. 26X10-J T)J ・ KT ・ moΓ,∆H =∏Γ27. 28(T 2-T 1)+y×3. 26×10^,(7l-71)]=0.123×[27. 28X(353—293>+* X3. 26X10^X(3532—293J]=209. IJIOO XlO 净X 3 X10Tm3 _8?314 j~∙ τnoΓ1 ∙ K*1 ×^93K理想气体等压过程普=书 ,3X¾^353K =3 6χ 10-3m3(½-V 1 ) = -100× 10, Pa× (3.6-3) X 10-1m 3≡-6DjQ=Q+W=209∙ 1J -6OJ=149∙ 1J∙16. 在1200 KaOO kPa 压力下,有1 mol CaCO (S)完全分解为CaO(S)和CO 2(g),吸热180 kJ.计算过 程的W,∆L ∖∆H 和Q 设气体为理想气体.AV l "c 1 c 2θOX103Pa×11.2×10-3m 3 匕 ⅛ 2°OkP a 石拠314 J=TnO 产T0 = ^. IK400X10讥 RT l =0.】23mol解:CaCO3（S）-^-Cao（S）+CO2（g）⅛化学方程式可知ImOl OCO J（S）分解可生成ImOI CQ（g）,计算过程中忽略CaCOa （s）> CaCXs）的体积.w≈ -P f V g≡ -HKT=≡ -ImolX& 314 J ∙ moΓl∙ K*1×12∞K=-9976. 8JQ=180×103J=∆H∆L∕≡Q÷H r=180× IO j J÷（-9976. 8）J≡170×103kJ・17 •证明：（霁）,=—〃（霁）「并证明对于理想气体有（黑）广0・（勞）广0・证W:（l）已知H"¾7+z>U •U=H-PV（紮广（霁）厂（锡辽理想气体CP仅是温度函数C产（黑）*故（畀）广G-P（霁）严立.（2）dH-（IH）Vdτ+（IH）Td V理想气体等温过程∆H=O,∆T=O,故dH=O,d:T= O故（霍）∕V=0 等温彩胀或等温压缩∙dVHO所以（黑）广O 成立.⑶ Λ7=（S）V dr÷（^）Λ理想G体等温过程∆LΓ=O,∆T=O,同理ΛJ=O,dT=O由（2）可知dV≠O所以（需）广O成立.由于S（霁）v故，（寫）T=S陽（畀）J = ［齐（影）订严他证明：（需）,=C,（黑）厂〃—歌［（制厂町证明：（1）U=U（P t V）H⅛J÷∕>V dH=ΛJ÷pdV÷Vdp =（韵严+ （黑）严+ pdV-hVdp 等圧过程dH=（5V）/V+pdV两边同除以dT （霁）广（軌（歌+P（歌提取相同的（霁）,収因为C严（霁力所以Cr執[（韵,+打所叫執“-/＞（執成立•⑵ H=H[75 dH-（W）∕τ÷（lj）Λ同上题,可知dH=dU÷∕xlv÷VdΛ=dU÷VdZ＞（等体积过程）联立等式•两边同除以Crr又由于C 严（黑）， CV=（^）V 代人上式,整理后得—3 = -（霁）』（制广可故・证明完毕・19.在标准压力下•把一个极小的冰块投人0.1 kg.268 K 的水中•结栗使系统的温度变为273 K,并有 一定数槓的水凝结成冰•由于过稈进行得很快•可以看作是绝热的•已知冰的溶解热为333. 5 kJ ・kg-＞ •在 268〜273 K 之间水的比热为4. 21 kJ ・K"・kg^Λ（1） 写出系统物杰的变化•并求出∆H, （2） 求析出冰的质fit.解：（1）在p∙的条件下•此过程为绝热尊压过程故AH=Qp=O. ⑵设析出冰为∙rkg∙那么水为（0∙ l -χ）kg t 如图2-12.268 kQN kg HI O(D图 2-12∆H=∆H ∣ +∆H2 + ∆H3同种物质同温同压下变化AHs ・0・故∆H -∆H ∣ +∆H: ∆Hι +∆W2i =0O. IkgX<2IkJ ∙ K -I ∙ kg ∙,×(273-268)K+(-333.5kJ ∙ kg*1)Xkg=O x=6. 31kg.20.1 mol N 2(g)∙在298 K 和IookPa 压力下•经可逆绝热过程压缩到5 dm 3.试计算(设气体为理想气 （DN√g ）的遇后温度， （2） N 2（g ）的最后压力; （3） 需做多少功・C解：(1)Imol N 2为双原子分子7=沙= W- = I.42KImOl 气体为理想气体•符合理想气体状态方程 V_迟石 JmoIM& 314 J ∙ mo ∣τ ∙ KTX298 心“心心 VL 例- IOoXlO 3Pa-0.02448m理想气体绝热可逆过程中的过程方民式：TV-I =^数 T I v I L ^I = T 2v 2,4*1298K×<0. 02448)(M = Tl (0. 005)°∙4 Γ2=b62. SK. (2) 同理=X k« H J o(J) [ (0.1∙x)kg H I o(O 273K I 273 K0.1kg H j 0(∕)273IOOxIo j Pa×<O. 02448)1∙4= ∕>2×(0. 005)I∙4∕⅛=924×103kPa.(3)理想气体绝热可逆过程中的功：W "仇S-PlV F]LI■= nCv.m(T2-T)) = ImolXy X& 314 J ・ moL ・ K^1 X(562. 5-298)K=5497. 63J.21.理想气体经可逆多方过程膨胀•过程方程式为PV =C•式中C,”沟为常数.n>l.⑴若/J=2,l mol气体从W膨胀大到匕•温度由T, ≡573 K到T2≈m K •求过稈的功W：（2〉如果气体的Cv.w = 20.9 J・C・moΓ,•求过程的Qz和∆H.解：（】）过程方程式PS=Cm=2∙p=磊W=-[： NV=―匸：翁dV=C(舟一#)=野一響=0S-PX=HR耳一“R蘇=HR(T-T I) = ImoIx & 314 J∙ πκ)Γl∙ K'1 (473~573)K=-831. 4J(2)∆U^ F » C^dT= n Cv.m(T2 ~T3) == 1 molX20. 9J ∙ KT∙(473—573)K=-2090jJ T lC"=G∙u n+R=(20∙9+& 314)J ∙ TnoIτ ∙ Kβl=29.21J ∙ moΓ1∙ K l△H= f 2n C p.f∏dT=n CP^ (T2— Ti)J T I= ImOlX29.21 J ・ moL ・ KTX(473-573)K=-2921J∆U=Q+W(热力学第一定律)Q=∆U-W≡=-2090j-(-83L 4j)≡=-125& 6J.22.在298 K时•冇一定量的单原子理想气体(CV.m = 1.5/?),从始态2000 kPa及20 dm3经下列不同过程,膨胀到终态压力为100 kFa・求各过程的M∕,AH,Q及附. |(1)等温可逆膨胀；(2)绝热可逆膨胀；(3〉以5= I. 3的多方过程可逆膨胀•试在P-V图上画出三种膨胀功的示意图•并比较三种功的大小.解:单原子理想气体・3=号R∙C,m=号R,Z=詮=号I图2—13F a相U圧分大卡砂,_內匕_ 2000X103P8X20X107∏?_, 1, I理想气体状心方程n- RTI-8. 314 J ・moΓl∙ K1X298K~"∙ 14m°1(L)等温可逆膨胀∆U=0,∆H=0W≈-nRT∖n^≈-tιRT In^ (理想气体状态方Spι⅛=p2V2) P2= -16. 14mol×& 314 J ・ mol~,・ K^1×298K -119. 79kJ2=Q+W r=O Q=-W==I19. 79kJ.(2)绝热可逆膨胀Q=O理想气体绝热可逆过程方程式Pi-j TV = P2-TVp1<H>τJ=p1<ι-4>τ3(2000)∙i (298T =(IoO)一专T2IΓ2=89.91K理气绝热过程中W ≡nCv.m<T2-Tι)= 16∙ 14 molXyX8.314 J ∙ moΓ,∙ K*,(89. 91-298)K--4L 88X10,J ∆U≈Q+W≈W≈-41.88X1O3J *∆H=n C h^(-T i) = I6.14 mol×y X& 314 J ∙ moΓl∙ KT ×(89. 91-298)K=-69. 81XIO3J.(3〉多方可逆过程与绝热可逆过程方程式相似故aτ√≡z>21-*τ/(2000)73 (298)】」=(IOO) ^3T2k3T2 = 149. 27KW=器(号一TJ= 16.14molX 普詔］•型T匕KT(149. 27-298)Kn—66. 53kJ∆U=n CV t m ( T： ^~ Ti) = 16.14mol×-∣∙×8. 314 J ・moΓ 1•KTX(149. 27-298)K=-29. 94kJ∆H=nCn.m(T2-T l) = l6.14mol×y X& 314 J ∙ moΓ,•KTX(149. 27-298)K=-49∙ 89kJQ=Q+W(热力学第一定律)Q=∆U-W r=-29. 94kJ一(一66∙ 53kJ) = 36∙ 59kJ.(4)等温可逆膨胀∕>∣½≡p2½求出V2=0. 4m3绝热可逆膨胀∕>1V ∣4 =∕>2v 2i 求出V 2=O. 12m 3 多方过程可逆膨胀Zh⅛, s = ^V 2, 3求出V 2=O. 2 通过0(1)〜(3)的计算,可知杯，如图2-14.23.1 mol 单原子理想气体从始态298 K∙200 kPa.经下列途径使体积加倍•试计算每种途径的终态圧 力及各过程的Q ，W 及 W 的值,画出P-V 示意图,并把2和W 的值按大小次胖排列.(1) 等温可逆膨胀) (2) 绝热可逆膨胀；(3) 沿着^∕Pa=1.0×10*V.∕(dm j ・moΓl )÷6的途牲可逆变化. 解：1 mol 单原子理想气体 C^.β = -∣R.Q.1B = -I-R(1)等温可逆膨胀W=OW=—nRT In^ = -ImQIX& 314 J ・ moL ・ KTX298KXln 孝=-1717. 32J Q=-W=I717. 32J. (2)绝热可逆膨胀Q=OPIVI r ≡P J V J Z *故 Q= ”】(令)≡=200×103Pa伕X2χ連21-镇=鬻=7.7K= ImOlX 售 X8∙314 J ∙ InOr l ∙ K*1 (187. 7-Z98)K= -1375. 55J.V2=2Vι=24.78X10"3m 3p∕Pa≡ 1. OXIO 4V fII (Clm 3 ∙ TnOr l )+6代入数值•求解 6 值 2OOX1O 3 = 1.O× IO 4 × 12. 39+6 6=76100p 2=l× IO 4 XV 2 +∂=1 XIO 4 X24. 78+76100= 32390O(Pa)T =AV2=3239OQFaX24∙ 78X1OT 2~ nR -ImOIx& 314 J ∙ moL ∙ K -'W =_匸 PdV=-£2 (1.0×104V w +6)dV= -[y ×1. 0×104× (Vl-V4)÷76100× (V 2-⅛ )]=^3245. 56J∆U≡ΛCv,m (T 2-Tι)(3)V 1=讐=S 喙蘇3—2.咖E= 965. 4KK 2-15=63. OOXlO 3Pa=1 mol×4×&314 J ∙ moΓl ∙ KTX(965∙ 4-298)K=8323∙ 15J∆LΓ=Q÷H rQ≈∆U -W≈↑1. 57×1O 3J.（4）比较可得W3>W l >W 2f>随丁变大而变大p 3>∕h>p2册力学能变化 4>A3>∆LL,如图2 — 16. 24.某一热BL 的低温热源为313 K,若高温热源分别为： （1） 373 K （在大气压力下水的沸点”（2） 538 K （是压力为5. OXlO 6Pa 下水的沸点）・ 试分别计算热机的理论转换系数.解：（1）热机效3-⅞-I 1-κ=16.08%.T^TX298 K-273 K “一“ ^LT T Wl 273 K 八 33DkJ ∙ I QJ 人 1ICg —30. 68kj系统和环境中得到30. 68kJ 的功.26.有如下反应,设都在298 K 和大气压力下进行,请比较各个反应的2与的大小,并说明这差 别主要是什么因素造成的.(1) C lZ H 22C>1(蔗糖)完全燃烧；(2) CI O H ft (蔡,s)完全氧化为苯二甲酸 C βH 4(COOH 2)(S)I (3) 乙醇的完全燃烧；(4) FbS(S)完全氯化为 Eb(XS)和 5(⅛(gλ解:反应条件为 298 K, 100× IO 3Pa 压力下进行 Δ.H ro (T) = Δ<LΓm (T)+∆^T (1) C 12Hno ne + 1202(g>^12CO l (g)+llH2θ(l) An= 12—12=0 ∆H -∆L∕. (2) Δn<0∆H<∆U.(3) C 2 H 5OH÷3(⅛ (g)-2O⅛ (g) +3H 2O Δn<0 ∆H<∆L7.(4) 2Pbs÷3(⅛ ------- 2PbO+2SC⅛ Δn<0 ∆H<∆L7差别的主要因索在于反应前后气体的物质的虽差M fiiB 当 Δn<0 时.∆H<ΔU 当 Δn>0 时,∆H>∆U.27.0. 500 g 正庚烷放在弹形热量计中,燃烧后温度升高2. 94 K.若热量计本身及其附件的热容量为8. 177 kJ ・K-I •计算298 K 时正庚烷的摩尔燃烧焙(凰热计的平均泯度为298 K).解:GHw(l) + llQ(g)竺 7CO⅛(g)+8H2θ<l)TA373 K(2)热机效率 7=¾^ = 538KzpJS =41 82%.T K 538 K25某电冰箱内的温度为273 K ・空温为298 K ・今欲使1 kg 273 K 的水变 成冰,何最:少需做多少功？已知273 K 时冰的融化热为335 kJ ・kg-*.解:冷冻系数尸籌 W=丑匚耳Q 图 2-16止庚烷燃烧放热反应 ∆U=Q =—& 177kJ ∙ K 1 ×298 K=-24.0lkJ A f U =—= --------- 二?4. O^jeJ --------- = —4817 6kJ ・ mol 勺 d5 π 0∙5X]07⅛g 4*∙wu Inol100. 2 XIr rJ kg ∙ moΓl 正庚烷摩尔燃烧熔ΔcH w (GHιβ∙298K∙z>∙) = Δet∕ιn +∆zιRT= -4817.6kJ ∙ moΓ,+(7-ll)×8.314 kJ ∙ mol"1 ∙ X 10~ X298K=-4827. 5kJ ∙ moΓ,.2&根据下列反应在298.15 K 时的熔变值•计算AgCI(S)的标准摩尔生成给Δ H 紅AgChS,29& 15 K). (1) Afco(4+2HCl(g)—2AgCl(s) + H 2O(l) Δr W∙.ι(29& 15 K) - 32l.9 kJ ∙ moΓ,∣ (2) 2Ag(S)+*Q f (g)-Ag 2(Xs) (3) -∣ H 2 ⅛)+∙∣CI 2 <g)_HCKg) (4) H 2(g)+yO 2(g)-H 2CXI) 解：Ag( S) ÷~-C ∣2( g)—AgCl(S)经(I)Xy+(2)×y÷(3)-(4)×-∣这个计算过程方可得到Δl HX(AgCl,s.29& 15K) = *Δ,H"298. 15K)+*ΔJ H^(29& 15K) + ∆r ‰ 入、吐=×(-324.9)÷y ×(-30. 57) + (-92.31)—*(-285. 84) JkJ ・ mol~, = -127. 13kJ ・ moΓ1.29. 在29& 15 K 及IookPa 压力时•设环丙烷、石零及氢气的燃烧熔∆r ^(298.15 K)分别为一2092 kJ ・moΓ∖-393.8 kJ ・moL 及一285. 84 kJ ・moL.若已知丙烯QH<(g)的标准摩尔生成焙为Δl Hl <298. 15 K) = 2O. SO kJ ・ mol~l .试求：(1) 环丙烷的标准摩尔生成焙4HS,(29& 15 K)I(2) 环丙烷异构化变为丙烯的摩尔反应焙变值Δr HX(298. 15 K). 解：(1 )3C( 5)+3H 2 (g)-C 3 H e (g) ∆r Ht(C 3He,298.15K) = - Y vH∆c Wζ(β)B= -[∆C H; (GHs(g)∙29 & 15K)—3'H ：MC(S) .29 & 15K)-3∆eW(H t (g)∙29 & 15K)] = -[-2092-3X(-393. 8) — 3X( — 285∙ 84)]kJ ∙ moΓl =53.08kJ ∙ moΓ∖ (2)C 1H β =GCH=CH2XHl =3(GCH=CH?・298∙ 15K)-Δ(Hζl (GHχ298∙ ISK)= 20. SokJ ∙ moΓ1 —53. 08kJ ∙ moΓ1 = —32. 58kJ ∙ mol~,.30. 根据以下数据•计算乙酸乙商的标准摩尔生成焙(CH J C(XXZ 2H 5.1.29& 15 K) CH3αX)H(l)÷G H 5OH(I)=CH 3CCXX^ H S (1) + H 2O(1) Δf Hζ(29& 15 K) = -9. 20 kJ ∙ TnOr l乙酸和乙醉的标准障尔燃烧席Δt Hζ(298∙15 K)分别为:-874. 54 kJ ・moL 和一1366 kJ ・TnOΓ,, CO z (g),HτO(l)的标准摩尔生成熔分别为：一393・51 kJ ・moL 和一285. 83 kJ ・moΓ,.解：先求出ClhCCKJH(I)和GHsOH(I)的标准摩尔生成焙. CH 3C∞H+2Cλ —2CQ+2Hg∆r‰(29 8. 15 K)--30. 57 kJ ・ moL) ∆r‰(298. 15 K>-92. 31 kJ ・ m 。
中南大学物化课后习题答案 11章 表面化学与胶体化学
第11章表面化学与胶体化学1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="True" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="m">-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时。
（答案：9.15×10-4 J）解：一滴大水滴可分散成N个小水滴：小水滴的面积为：，大水滴的面积为：4π面积增加倍数为：2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。
已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB 的密度为1 566 kg·m-3。
（答案：2.625×10-3 mol·dm-3）解：根据开尔文公式：，将数值代入，得：3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡?（答案：99.89kPa）解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m因p r p外，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。
4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。
在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293 K时，ρ(H2O)＝997 kg·m-3。
物理化学_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
物理化学_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将如何变化答案:升高2.有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将答案:降低3.在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间答案:不一定产生热交换4.体系的状态改变了，其内能值答案:不一定改变5.在标准压力pӨ和268 K下，冰变为水，体系的熵变ΔS体答案:小于零6.下列过程，属于不可逆过程的是答案:一个大气压下，–10 ℃的水凝结成–10 ℃的冰7.在N2和O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正确的是答案:ΔS = 08.隔离系统中，系统的ΔS = 0的过程是答案:可逆过程9.恒温恒压下，理想溶液混合前后，ΔS和ΔG的变化规律是答案:ΔS > 0，ΔG < 010.下列四个偏微商中，不是化学势是答案:(¶A/¶n B)T, p, n C11.在101.325 kPa的压力下将蔗糖溶液缓慢降温时会析出纯冰，则相对于纯水而言，加入蔗糖将会出现沸点答案:升高12.一密闭容器处于283 K的恒温环境中，内有水及其相平衡的水蒸气。
现充入惰性气体（即气体既不与水反应，也不溶于水中），则水蒸气的压力答案:不变13.当温度T时，CaCO3(s)发生分解反应，CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g)，平衡系统的压力为p1；向该平衡系统中加入一定量的CO2(g)后，达到新的平衡时，系统的压力为p2。
p1和p2的关系是答案:p1 = p214.I2(s)和I2(g)平衡系统的自由度为答案:115.将过量的NaHCO3(s)放入真空密闭容器中，50 ℃时，发生分解反应 2NaHCO3(s) === Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)，系统平衡后，其独立组分数C和自由度F是答案:C = 2，F = 016.对水的三相点的叙述，下列说法错误的是三相点的温度是273 K17.二元凝聚态相图三相线上的自由度F为答案:18.电池在恒温、恒压及可逆情况下放电，则其与环境的热交换为答案:T Dr S19.在电池中，当电池反应达到平衡时，电池的电动势等于答案:20.电解金属盐的水溶液时，在阴极上，反应优先获得电子而还原析出的金属离子是极化电极电势最高21.一定温度下，液体形成不同的分散体系时具有不同的饱和蒸气压。
物理化学(上)_南京大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
物理化学（上）_南京大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.有一真空绝热瓶子，通过阀门和大气相隔。
当阀门打开时，大气（视为理想气体）进入瓶内，此时瓶内气体的温度将参考答案:升高2.公式DH=Qp适用于下列过程中的哪一个？（）参考答案:273 K、101.325 kPa下冰融化成水3.对于一定量的理想气体，有可能发生的过程是：（1）对外作功且放出热量；（2）恒容绝热升温、无非膨胀功；（3）恒压绝热膨胀；（4）恒温绝热膨胀参考答案:（1）、（4）4.实际气体经节流膨胀后，（）参考答案:Q=0, DH=0, Dp<05.双原子分子在温度很低时且选取振动基态能量为零，则振动配分函数值为：（）参考答案:16.某气体的状态方程为pVm =RT+ bp（b为大于零的常数），此气体向真空绝热膨胀后的温度（）参考答案:不变7.在温度、容积恒定的容器中，含有A和B两种理想气体，这时A的分压和分体积分别是pA和VA。
若在容器中再加入一定量的理想气体C，问pA和VA的变化为： ( )参考答案:pA不变，VA变小8.某体积恒定的容器中装有一定量温度为300 K的气体，现在保持压力不变，要将气体赶出1/6，需要将容器加热到的温度为：（）参考答案:360K9.在298 K时，往容积相等的A、B两个抽空容器中分别灌入100 g和200 g水，当达到平衡时，两容器中的水蒸汽压力分别为pA和pB，则两者的关系为：（）参考答案:pA=pB10.范氏气体经Joule实验后（绝热向真空膨胀）气体的温度将参考答案:下降11.真实气体液化的必要条件是：（）参考答案:温度低于临界温度12.有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌粒和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，以锌粒和盐酸为系统，则 ( )参考答案:Q<0, W<0, DU<013.真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理？（）参考答案:高温、低压14.在一个绝热的真空容器中，灌满373K和压力为101.325 kPa的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压为：（）参考答案:等于101.325 kPa。
南大物化课后习题答案
第一章气体在of 及101.325 kPm 下，纯干空气的密度为l T 293X10s g< mol-[t 试求空气的表观摩尔质量; (灯在室温下，某飙气钢瓶内的压力为5站kP.若放出压力为100 kl%的飙气160 Hn 化钢瓶內的压力 降为132 kP 亞试估计钢瓶的休积.设气休近傾作为理想气休处理.解；(1)按理想气体方程pV=nRT,则整理方程后，得应"迁・丁1丄2逊• kg 二m ・J ・皿川一］・尺一】XE73 K■*~i,013X105Pa利用该法可近似求出空气的表现摩尔质绘为29+0X10^kg • mol'1. 根据Dahon分压定律’在相同休积,相同压力条件下・如图1-1如=如+p 后加=汐卑一户后=538kPa-132kI 1a=4O6kPa 按理想气体方程，相同温度条件下，得 ，"—丄"_ 卫严2 _ lOOkPa * 160dm ：i “ 】莎匕=扭％*则匕=缶=-乔灵-=瓯4轴 因此钢瓶悴积为39,4dTn< 2.两个休积相同的烧瓶中间用玻瞥相通.通人0. 7 mol 飙气后，便整牛 系统密封•开始时’两瓶的温度相同.都垦300 K,压力为50 kP 濟今若将一 个烧孫浸入400 K 的油浴内，另一烧瓶的温度保持不变”试计算两瓶中各有 氮茕的物质的量和汨度为400 K 的烧瓶中气体的压力*解:在两体积相同的烧瓶中保证温度为300 K,压力为50 kPa 的压力条 件下通人0. 7 mol 氮气.则两烧瓶中均有0. 7^2-0. 35(mol)的氮气，根据理想气体方程pV^^T当将一牛烧瓶浸人400 K 油浴中，另一烧瓶为300 K,当朗烧瓶平衡后’两烧瓶的压力相等.如图1一2 对因为两边烧播体积也相等P\—Pz_rti.RT ： n} 7]=也 Tj-又因为充人閱气的总量为①7咖1,因此n ：=0. 7-m ，代入上式猫, 巾乃=(0.了一側)卩rt\ • 400 K —(0. 7 mo]—球 J * 300 K?ii =0H 3 THO I * rij = 0* 4 mol 在400 K 烧瓶中的压力为fliRTi = 0丄3 molX& 3以 J ・ mp 厂1<一】X400 K. j > P V "一— lL5XlQ-a m a ifKIU 刊所以得出400 K 烧瓶中氮气含星为0. 3 mol,压力为57 2知另一烧瓶中有氮气6 4叱|_则烧瓶的体积为v= p 凹T a 35叫皿幻4八罰一-宀3如丄忆5XQ 讯JP, VP.v 叭 THIKJK0^7,-30011—29.0X10_a kg* mol'10B 1-1图1-2生在2S3 K和100 kPa时■将He(g)充人体枳为I dm1的吒球内•当气球放飞后、上升至某一高趾这时的压力为貂kP务温度为230 K.试求这时U球的体积是憊怵积的笋少倍？解：在气球可承受范内•将He(g)充人•此时气球体内压力温度与外界相等•则Q =100 kPa.T. =293 KM=ldm3,当上升至某一高度 则化=28 kPa,T 2 =230 K,V 2根据理想气体方程pV=nRT.则得2=畔P阳幷 % = 丁2“2 = 丁2 •Q _230 KX100 kPa_<? 囚必'百• />2 _ 293 KX28 kPa 厶&所以由上可知此时气球的体积是原体积的2. 8倍.4. 有2.0 dm 3潮湿空气,压力为101. 325 kPa,其中水气的分压为12. 33 kP 亠设空气中Q(g)和M (g) 的体积分数分别为0. 21和0. 79,试求(1) H 2O(g),a (g),N 2(g)的分体积； '(2) O 2(g),N 2(g)在潮湿空气中的分压力.解:(1)因为在潮湿空气中,水气的分压为12. 33 kPa. 根据Dalton 分压定律= P%o= 12.33 kPa 叫P A~ 101. 325 kPa又根据Amagat 分体积定律V H 2O=V • x^o —2. 0 dm 3 X0.122=0. 244 dm 3V 空气=V~V H 2O = 2. 0 dm 3—0. 244 dm 3=l. 756 dm’ V Q ^ =U 空代• — 1. 756 dm 3 X0. 21=0. 369 dm" %=v 空代• XN2 =1. 756 dm 3 X0. 79=1. 387 dm\ (2) 根据Dalton 分压定律po, =P 空％ • 叫=8& 995 kPaXO. 21 = 1 & 689 kPa怀2 =加％ •叫=8& 995 kPaXO. 79 = 70. 306 kPa加气=如-/>战0=101.325 kPa-12. 33 kPa=88. 995 kPa.5. 3. 45 g H 2(g)放在10 dm 3的密闭容器中，从273 K 加热到373 K,问需要提供多少能凰？ H 2(g)的 根均方速率是原来的多少倍？已知H 2(g)的摩尔等容热容Cv.m = 2.5R.解:巳知H2(g)的摩尔等容热容G.m = 2.5R,又已知H 2在密闭容器中加热•因此 得岀 E =n Cv.mCTz —Ti)晶君诰 活刁 X2・ 5X& 314 J ・ mol-1・ K~】X(373 K-273 K)=3585. 41J由于根均方速率零所以温度升高后 瓷=5/^"=!!薜 =1」7由此可知H 2 (g)的根均方速率是原来的1.17倍.6. 计算293 K 和373 K 时,H 2(g)的平均速率、根均方速率和最概然速率. 解:在293 K 条件下,H 2(g)的平均速率8X8・ 314 • J • mo 「• L • 293 K3. 14X2X10"3kg< mol"1H2(g)的根均方速率H?(g)的最概然速率2X& 314 • J imoL • KT X293 R 2X 10 3kg• mol -1=0.122= 1761. 59 m ・ s-】 • 293 K= 1911.54 m ・ ST3RT3X& 314・ J ・moL2 X 1()7 kg • mol -1— 1560. 77 m •同理•在373 K条件下•根据％，s m=l T・128 : 1. 224於"亠仇 j如斗_ /2RT_ /2X8. 314 • J • mol*1• K~l X373 K “-我们可简化计算过程为*一7 丽一7 ----------- 2命-％■ moH --- =1761.00 m・s 14 = 1.128 * = 1.128X1761.00 m・ST =1986. 41 m・ s^1u=l. 224 * = 1. 224X1761.00 m< s"1=2155. 46 m • s^1.7.计篁分子动能大于10 kJ的分子在总分子中所占的比例.解:NEyoo=e一翔（若在298K的条件下）N】ofR= （ ______________ lOXl/J __________ 、-~N~ _ exP （ 1.38灯0一订• K-1X298 K ） _ U则分子动能大于10 kJ的分子在总分子中几乎没有.8.在一个容器中,假设开始时每一个分子的能量都是2.0X10-2】J.由于相互碰撞，最后其能量分布适合于Maxwell分布.试计算：（1）气体的温度；（2）能量介于1. 98X10—2】J到2. 02X10-2,J之间的分子在总分子中所占的分数.（由于这个区间的间距很小，故用Maxwell公式的微分式）解:（1〉由题中可知每一个分子的能量为2・OX1O-2】J则J mol 分子的平均平动能 E.・=& 02X10 • mor,X2.0X10"2,J = 1204 J • moL又因为丁2X1204 J • molT =r 3R 3X&314J・ mol"1％.54K.（2）由于各分子的能就，所以dE=mvdv代入X(l. 98X10-21 )i X0. 04X10-215 & OZXlO^mor1八"=9. 28X1039.根据速率分布公式,计算分子速率在最概然速率以及大于最旣然速率1. 1倍（即dUn=O. 1%）的分子在总分子中所占的分数（由于这个区间的间距很小•可用微分式）.解:讐=*（跻厂旳（器戸山代表速率介于—u+du之间的分子占总分子数的分数.题中要求分子速率在最概然速率以及s+0. 1%的分子在总分子中的所占分数.10.在293 K和100 kPa时,N2（g）分子的有效直径约为0. 3 nm•试求（1）N2（g）分子的平均自由程；（2）每一个分子与其他分子的碰撞频率；(3) 在1. 0 m 3的体枳内，分子的互碰频率.解:⑴N2©分子的平均自由程只有-个分子移动心头若平均说来中=諡=需z =护葺餵茫：霁述葢竽3K X3. 14X(0. 3X10-9)2X2. 47X102S= 3. 28X109 s'1 所以，每一个分子与其他分子的碰撞频率为3. 28X109 s-1. ⑶根据分子的互撞次数2=2“2司2Z =2X(2.47X1025)2X3. 14X(0. 3X lOf* 乂护亨」敲?農 1詁打;鷲曹《 = 5・ 74X1034S -1.11. 在一个容积为0. 5 m 3的钢瓶内，放有16 kg 温度为500 K 的CH. (g),试计算容器内的压力. (1) 用理想气体状态方程,(2) 由 van der Walls 方程•已知 CH<(g)的常数 a=0・ 228 Pa • m 6 • mol -2 6=0. 427X10*4m 3 • mol'1 ■M(CH 4) = 16. 0 g • mol^1 解:(1)按理想气体方程(2)按 van der Waals 方程 —RT a P 、一b VL=& 314 J • moL • X500 K _ 0. 228 Pa • • moLnQ p_(0・ 5-0.427X10-4)m 3 • mol"1~吃12. 已知COzCg)的临界温度、临界压力和临界摩尔体积分别为:T c = 304.3 K,p c = 73. 8X105 Pa,%, =0. 0957 dmS 试计算(DCOz (g)的 van der Walls 常数 a,6 的值；<2)313 K 时，在容积为0.005 m 3的容器内含有0.1 kgCO 2(g),用van der Walls 方程计算气体的压 力$ (3) 在与(2)相同的条件下，用理想气体状态方程计算气体的压力. Z 小 27・R2乃 解：(l )a =—h64 • p c= 27X(& 314 • J • molT • KT)2X (304.3 K)? 64X73.8X105PaRTt — & 314 J • moL • KT X304. 3 K 8久 8X73.8X105Pa=42.9X10"5m 3 • mol -1.又因为理想气体方程式pV m =RTv二 RT=8・ 314 • J moL • X293 K 「p 一 100X10,Pa九为单位体积内的分子个数 ^4X6. 02X1023 =2. 47X IO 25 7_0, 7070. 707=0. 024 m*3.14X(0. 3X10-9)2 X 2. 47X1O 25 = 1OL 3 皿(2冶，=如兽=皿”=J 霁.宀]6 kgnRT= 16 kg • mol P —〒一X8. 314 • J • mor 1 675• KT X 500 K - =8314 Pa.=0. 366 Pa • m 6mol"2（2）根据 van der Waals 方程二 ______________8. 314 • J • mol ' • K ' X313 K _______________ O ・ 366 Pa • • moL一0.005n? （2.2X10^m 3moP ）244X10^ig^mor 1'-4- 29X10说・ rwL=1. 13X103 kPa.(3) 在与(2)相同的条件下■利用理想气体方程pV=n RT 则得,p=帶一丽觀皿戸也^ J ・moL ・K7313 K0. 005m 3=1. 18X103kPa.13. 热膨胀系数的定义为:。
南京大学物理化学下册第五版温习题解答最新整理
物理化学下册课后温习题答案第八章电解质溶液第九章可逆电池电动势及其应用第十章电解与极化作用第十一章化学动力学（一）第十二章化学动力学基础（二）第十三章1.比表面有哪能几种表示方式？表面张力与表面Gibbs自由能有哪些异同点？答：A0= As/m或A0= As/V；表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者数值一样。
但一个是从能量角度研究表面现象，另一个是从力的角度研究表面现象；故二者物理意义不同；单位不同。
2.什么缘故气泡、小液滴、香皂泡等都呈圆形？玻璃管口加热后会变得滑腻并缩小（俗称圆口），这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积的苯。
水和NaCl 溶液，所得的液滴数是不是相同弯曲液面有附加压力，其最终会将不规那么的液面变成圆形或球形；球形表面积最小，表面自由能最低，最稳固；不相同。
3.用学到的关于界面现角的知识说明以下几种做法或现象的基体原理：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚；④过饱和溶液，过饱和蒸气，过冷液体等过饱和现象；⑤重量分析中的“陈化”进程；⑥喷洒农药时，为何常常在农药中加入少量表面活性剂这些现象都能够用开尔文公式说明，①、②、④、⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之平稳的旧相有加倍苛刻的条件要求。
③多孔固体吸附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的，其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压时，就能够够发生凝聚。
⑥喷洒农药时，在农药中加入少量表面活性剂，能够降低药液的表面张力，使药液在叶面上铺展。
4.在三通活塞的两头涂上香皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两头相通。
试问当将两管接通后，两泡的大小有何转变？到何时达到平稳？讲出转变的缘故及平稳时两泡的曲率半径的比值。
小球更小，大球更大；最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的弧；由于小泡的附加压力大，因此大泡变大，小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳固，因此物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。
物理化学第12章课后答案(傅献彩第五版)(南京大学化学化工学院)培训课件
第二章 热力学第一定律
南京大学物理化学习题课
回主目录
返回
1/21/2019
辅导答疑
1.20 298K ， 105Pa 压力下，一杯水蒸发为同温、同 压的气是不可逆过程，试将它设计成可逆过程。 答：可逆过程(1)绕到沸点; (2)绕到饱和蒸气压
H2O(l,373K,105 Pa)
H2O(l , 298K,10 Pa) H2O( g, 298K,10 Pa)
上一内容 下一内容 回主目录
返回
1/21/2019
第二章
1.2 判断下列八个过程中，哪些是可逆过程? (1)用摩擦的方法生电 (2)房间内一杯水蒸发为气 (3)水在沸点时变成同温、同压的蒸气 (4)用干电池使灯泡发光 (5)对消法测电动势 (6)在等温等压下混合N2(g) 和 O2(g) (7)恒温下将1mol水倾入大量溶液中，溶液浓度未变 (8)水在冰点时变成同温、同压的冰 答:只有(3),(5),(8)是可逆过程，其余为不可逆过程。
返回
1/21/2019
辅导答疑
1.14 请指出所列公式的适用条件： (2) H = Qp
答：适用于不作非膨胀功的等压过程。
上一内容
下一内容
回主目录
返回
1/21/2019
辅导答疑
1.14 请指出所列公式的适用条件： (3) U = QV 答：适用于不作非膨胀功的等容过程。
上一内容
下一内容
答：应该相同。因为热力学能和焓是状态函数，只 要始终态相同，无论通过什么途径，其变化值一定 相同。这就是：异途同归，值变相等。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
1/21/2019
辅导答疑
1.19 总结不同过程中W，Q，U 和H 的计算。 第 一定律为U = Q + W ，设不做非膨胀功。