物理化学第三章习题答案分析解析
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H3 nCp,m (s)(T1 T2 ) 10 37.2 （263.15- 273.15 ） 3.72kJ H 2 n fus H m (273.15K ) 60.12kJ
H 56.21kJ
S S1 S 2 S3
T2 S1 nCp ,m (l ) ln 28.45J K 1 T1 T1 S3 nCp ,m ( s) ln 13.87J K 1 T2 n fus H m S2 220.10J K 1 T2
U H 0
p1 S nR ln ? p2 p1 WT ,r nRT ln ? p2
Q W
4. 10mol H2(理想气体)，从始态298.15K、50 kPa绝热可
逆地压缩到100 kPa，计算该过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、
∆A和∆G 。巳知 Sm (298.15K) = 130.59 J· K-1· mol-1 。
100 1 S nR ln 57.63J K 50
G 70.01kJ
A U (T2 S2 T1S1 ) U S (T2 T1 ) 75.43kJ
p 5. 将298.15 p 下的 O2绝热压缩到 5 ，耗费功 502 J。求终态的T2和S2以及过程的ΔU、ΔH、ΔS 和ΔG。 已知 Sm(O2,298.15 K) = 205.14 J· K1 · mol-1， Cp,m (O2) = 29.29 J· K-1· mol-1 。
绝热可逆 10 mol 理想气体 10mol 理想气体 解： 298.15K，50 kPa T2，100kPa
T2 p 2 R C p ,m ( ) T1 p1
T2 363.27K
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 13.57kJ H nCp,m (T 2T1 ) 18.99kJ
S nCp ,m ln
S1 nSm 0.04 205.14 8.21J K 1 S2 S1 S ?
H nCp,m (T2 T1 ) ?
G H (T2 S2 T1S1 ) ?
6．1mol某双原子理想气体，从300K、pθ等温可逆压缩到10pθ， 计算该过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、∆A和∆G。
3. 1mol O2，始态为300K 和 1013.25kPa，经过恒温可 逆膨胀至终态压力为101.325 kPa。试计算该过程的W、Q、 ΔU、ΔH、ΔS。
解：
1mol 理想气体恒温可逆 1mol 理想气体 300K，1013.25 kPa 300K，101.325kPa
dT 0
解： 0.1mol 理想气体绝热不可逆 0.1mol 理想气体
298.15K，100 kPa T2，150kPa
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 502J
H nCp,m (T2 T1 ) 702.8J
T2 539.67K
T2 p1 S nCp ,m ln nR ln 1.39J K 1 T1 p2 S S （环） 0 （隔） S
7.10 mol 过冷水在 -10℃ ，101.325 kPa下结冰。 已知： fus Hm (0℃) 6.012kJ· mol1 Cp,m(s) = 37.20 Jmol–1K–1, Cp,m(l) = 76.28Jmol–1K–1 . 求：Q 、S 、G. S H 2O(l ) H 2O( s)
1. 将1mol双原子理想气体从298K、100kPa的始态，恒熵压缩 到体积为5dm3，求终态温度及过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。
理想气体恒熵 1mol 理想气体 解： 1mol
298K，100kPa T2，5dm3
T2 V1 R CV ,m ( ) T1 V2
T2 ?
nRT 1 V1 p1
U nCV ,m (T2 T1 ) ?
S 0
H nCp,m (T 2T1 ) ?
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 )
2. 将298.15K、100kPa的0.1mol的双原子理想气体绝热不可
逆压缩至150kPa，测得此过程系统得功502J，求终态温度T2 及该过程的 Q、ΔU、ΔH、ΔS系统、ΔS环境和ΔS隔离。
G H (T2 S2 T1S1 ) H S (T2 T1 )
S 10mol理想气体 10mol理想气体 源自文库98.15K，100kPa 298.15K，50 kPa
S S nSm (298.15K ) 1363 .53J K 1
1mol 理想气体恒温可逆 1mol 理想气体 300K，100 kPa 300K，1000kPa
dT 0
A U TS ?
U H 0 p1 S nR ln ? p2 p1 WT ,r nRT ln ? p2
Q W
G H TS ?
T1 263.15K ,101.325kPa
S1
H
263 .15K ,101 .325 kPa
S 3
H 1
S 2
H 3
Qp H
H 2O(l ) H 2O( s)
T2 273.15K ,101.325kPa
H 2
273 .15K ,101.325kPa
H1 nCp,m (l )(T2 T1 ) 10 76.28 （273.15- 263.15 ） 7.63kJ
K，
1dm3
n mol 理想气体绝热 n mol 理想气体 p1V1 n 0.04m ol 298.15K，100 kPa T2，500kPa RT1
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 502J
T2 p nR ln 1 ? T1 p2
T2 ?
H 56.21kJ
S S1 S 2 S3
T2 S1 nCp ,m (l ) ln 28.45J K 1 T1 T1 S3 nCp ,m ( s) ln 13.87J K 1 T2 n fus H m S2 220.10J K 1 T2
U H 0
p1 S nR ln ? p2 p1 WT ,r nRT ln ? p2
Q W
4. 10mol H2(理想气体)，从始态298.15K、50 kPa绝热可
逆地压缩到100 kPa，计算该过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、
∆A和∆G 。巳知 Sm (298.15K) = 130.59 J· K-1· mol-1 。
100 1 S nR ln 57.63J K 50
G 70.01kJ
A U (T2 S2 T1S1 ) U S (T2 T1 ) 75.43kJ
p 5. 将298.15 p 下的 O2绝热压缩到 5 ，耗费功 502 J。求终态的T2和S2以及过程的ΔU、ΔH、ΔS 和ΔG。 已知 Sm(O2,298.15 K) = 205.14 J· K1 · mol-1， Cp,m (O2) = 29.29 J· K-1· mol-1 。
绝热可逆 10 mol 理想气体 10mol 理想气体 解： 298.15K，50 kPa T2，100kPa
T2 p 2 R C p ,m ( ) T1 p1
T2 363.27K
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 13.57kJ H nCp,m (T 2T1 ) 18.99kJ
S nCp ,m ln
S1 nSm 0.04 205.14 8.21J K 1 S2 S1 S ?
H nCp,m (T2 T1 ) ?
G H (T2 S2 T1S1 ) ?
6．1mol某双原子理想气体，从300K、pθ等温可逆压缩到10pθ， 计算该过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、∆A和∆G。
3. 1mol O2，始态为300K 和 1013.25kPa，经过恒温可 逆膨胀至终态压力为101.325 kPa。试计算该过程的W、Q、 ΔU、ΔH、ΔS。
解：
1mol 理想气体恒温可逆 1mol 理想气体 300K，1013.25 kPa 300K，101.325kPa
dT 0
解： 0.1mol 理想气体绝热不可逆 0.1mol 理想气体
298.15K，100 kPa T2，150kPa
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 502J
H nCp,m (T2 T1 ) 702.8J
T2 539.67K
T2 p1 S nCp ,m ln nR ln 1.39J K 1 T1 p2 S S （环） 0 （隔） S
7.10 mol 过冷水在 -10℃ ，101.325 kPa下结冰。 已知： fus Hm (0℃) 6.012kJ· mol1 Cp,m(s) = 37.20 Jmol–1K–1, Cp,m(l) = 76.28Jmol–1K–1 . 求：Q 、S 、G. S H 2O(l ) H 2O( s)
1. 将1mol双原子理想气体从298K、100kPa的始态，恒熵压缩 到体积为5dm3，求终态温度及过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。
理想气体恒熵 1mol 理想气体 解： 1mol
298K，100kPa T2，5dm3
T2 V1 R CV ,m ( ) T1 V2
T2 ?
nRT 1 V1 p1
U nCV ,m (T2 T1 ) ?
S 0
H nCp,m (T 2T1 ) ?
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 )
2. 将298.15K、100kPa的0.1mol的双原子理想气体绝热不可
逆压缩至150kPa，测得此过程系统得功502J，求终态温度T2 及该过程的 Q、ΔU、ΔH、ΔS系统、ΔS环境和ΔS隔离。
G H (T2 S2 T1S1 ) H S (T2 T1 )
S 10mol理想气体 10mol理想气体 源自文库98.15K，100kPa 298.15K，50 kPa
S S nSm (298.15K ) 1363 .53J K 1
1mol 理想气体恒温可逆 1mol 理想气体 300K，100 kPa 300K，1000kPa
dT 0
A U TS ?
U H 0 p1 S nR ln ? p2 p1 WT ,r nRT ln ? p2
Q W
G H TS ?
T1 263.15K ,101.325kPa
S1
H
263 .15K ,101 .325 kPa
S 3
H 1
S 2
H 3
Qp H
H 2O(l ) H 2O( s)
T2 273.15K ,101.325kPa
H 2
273 .15K ,101.325kPa
H1 nCp,m (l )(T2 T1 ) 10 76.28 （273.15- 263.15 ） 7.63kJ
K，
1dm3
n mol 理想气体绝热 n mol 理想气体 p1V1 n 0.04m ol 298.15K，100 kPa T2，500kPa RT1
Q0
W U nCV ,m (T2 T1 ) 502J
T2 p nR ln 1 ? T1 p2
T2 ?