物理化学第三章习题答案.

ln
T2 T1
nR ln
p1 p2
1.39 J K 1
S（环） 0
S（隔） S
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
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。
1mol理想气体 恒 温 可逆1mol理想气体
300K，100 kPa
300K，1000kPa
dT 0 U H 0
S nR ln p1 ?
p2
WT ,r
nRT ln
p1 p2
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A U TS ?
G H TS ?
Q W
7.10 mol 过冷水在 -10℃ ，101.325 kPa下结冰。
S S nSm (298 .15K ) 1363 .53J K 1
G 70.01kJ
A U (T2S2 T1S1) U S(T2 T1) 75.43kJ
5. 将298.15 K，p下的 1dm3 O2绝热压缩到 5p ，耗费功
502 J。求终态的T2和S2以及过程的ΔU、ΔH、ΔS 和ΔG。
S1
H1
H 3
S3
Qp H
S2
T2 273 .15KH,1021O.32(5lk)P aH 2 2H73.21O5K(,1s0)1.325kPa
H1 nCp,m (l)(T2 T1) 10 76.28 （273 .15 - 263 .15） 7.63kJ
H nCp,m (T 2T1) 18.99kJ
G H (T2S2 T1S1) H S(T2 T1)
10mol理想气体 S10mol理想气体
298.15K，100kPa 298.15K，50 kPa
S nR ln 100 57.63J K 1 50
S

nC
p,m
ln
T2 T1
nR ln
p1 p2
?
S1

nS
m

0.04 205 .14

8.21J

K 1
S2 S1 S ?
H nCp,m (T2 T1) ? G H (T2S2 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。
已知 S(mO2,298.15 K) = 205.14 J·K1·mol-1，
Cp,m (O2) = 29.29 J·K-1·mol-1 。
n mol理想气体 绝 热 n mol理想气体
298.15K，100 kPa
T2，500kPa n
p1V1 RT1
0.04mol
Q 0 W U nCV ,m (T2 T1) 502 J T2 ?
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.
H2O(l) HSH2O(s)
T1 263 .15K,101 .325 kPa
263.15K ,101.325k Pa
(l )
ln
T2 T1
28.45 J K 1
S3

nC p,m (s) ln
T1 T2

13.87 J
K 1
S2

n fus Hm T2
220.10J K 1
S 205.52J K 1
G H TS 56210 263.15（- 205.52） 2127.4J
H3 nCp,m (s)(T1 T2 ) 10 37.2（263 .15 - 273 .15） 3.72kJ
H 2 n fus H m (273 .15 K ) 60.12kJ
H 56.21kJ
S S1 S2 S3
S1

nC p,m
解： 0.1mol理想气体 绝 热 不可逆 0.1mol理想气体
298.15K，100 kPa
T2，150kPa
Q 0 W U nCV ,m (T2 T1) 502 J
T2 539 .67 K H nCp,m (T2 T1) 702 .8J
S

nC p,m
300K，1013.25 kPa
300K，101.325kPa
dT 0 U H 0
S nR ln p1 ?
p2
WT ,r
nRT ln
p1 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 。S巳m 知 (298.15K) = 130.59 J·K-
1解·m：o1l-01m。ol理想气体 绝 热 可逆10mol理想气体
298.15K，50 kPa
T2，100kPa
T2

(
p2
)
R C p ,m
T2 363 .27 K
T1
p1
Q0
W U nCV ,m (T2 T1) 13.57kJ
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。
解： 1mol理想气体 恒 熵1mol理想气体
298K，100kPa
T2，5dm3
T2

( V1
)
R CV ,m
T1
V2
V1

nRT1 p1
T2 ?
U nCV ,m (T2 T1) ?