第五版物理化学第三章习题答案
物理化学(天大第五版全册)课后习题答案
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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：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为终态（f）时1-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
（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。
（1）得：而抽去隔板后，体积为4dm3，温度为，所以压力为（2）比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p。
（2）抽隔板前，H2的摩尔体积为，N2的摩尔体积抽去隔板后所以有，可见，隔板抽去前后，H2及N2的摩尔体积相同。
（3）所以有*1-17 试由波义尔温度TB的定义式，试证范德华气体的TB可表示为TB=a/（bR）式中a、b为范德华常数。
解：先将范德华方程整理成将上式两边同乘以V得求导数当p→0时，于是有当p→0时V→∞，（V-nb）2≈V2，所以有 TB= a/（bR）第二章热力学第一定律2-1 1mol理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W。
天津大学_第五版_物理化学上册习题答案
目录第一章 气体的pVT 关系 ...................................................................... 1 第二章 热力学第一定律 ..................................................................... 9 第三章 热力学第二定律 .................................................................... 29 第四章 多组分系统热力学 ................................................................ 56 第五章 化学平衡 ................................................................................ 66 第六章 相平衡 (82)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 1TT p V 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 p nRT V p p nRT V p V V TT 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。
物理化学（天大第五版全册）课后习题答案
物理化学（天⼤第五版全册）课后习题答案第⼀章⽓体pVT 性质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 1TT p V 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 1-5 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：⽅法⼀：在题⽬所给出的条件下，⽓体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度⽽变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时+=?+=+=ff ff f ff f f fT T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPaT T T T T p T T T T VR n p f f f f i i ff f f f 00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+=???+=? ??+=（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，H 2及N 2的摩尔体积是否相同（3）隔板抽去后，混合⽓体中H 2及N 2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 。
p dmRT n p dmRT n p N N H H ====33132222 （1）得：223N Hn n =⽽抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压⼒为3331444)3(2222dm RT n dm RT n dm RT n n V nRT p N N N N ==+== （2）⽐较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种⽓体混合后的压⼒仍为p 。
第五版物理化学第三章习题答案-图文
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第三章热力学第二定律3.1卡诺热机在（1）热机效率；（2）当向环境作功。
解：卡诺热机的效率为时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热的高温热源和的低温热源间工作。
求根据定义3．2卡诺热机在（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热解：(1)由卡诺循环的热机效率得出时，系统对环境作的功的高温热源和的低温热源间工作，求：及向低温热源放出的热（2）3．3卡诺热机在（1）热机效率；（2）当向低温热源放热解：（1）时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
的高温热源和的低温热源间工作，求1(2)3．4试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功wr等于不可逆热机作出的功－w。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率证：（反证法）设ηir>ηr不可逆热机从高温热源吸热则，向低温热源放热，对环境作功，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
逆向卡诺热机从环境得功则从低温热源吸热向高温热源放热若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
23．5高温热源温度低温热源，求此过程。
，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6不同的热机中作于情况下，当热机从高温热源吸热（1）可逆热机效率（2）不可逆热机效率（3）不可逆热机效率解：设热机向低温热源放热。
物理化学第三章课后答案完整版
第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
天津大学《物理化学》第五版-习题及解答
及。
要确定 ，只需对第二步应用绝热状态方程
因此
，对双原子气体
由于理想气体的 U 和 H 只是温度的函数，
整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆
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2.24 求证在理想气体 p-V 图上任 一点处，绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝 对值。
证明：根据理想气体绝热方程，
T
及过程的
。
解：过程图示如下
显然，在过程中 A 为恒压，而 B 为恒容，因此
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同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律
2.23 5 mol 双原子气体从始态 300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压力为 50 kPa，在绝热可
逆压缩到末态压力 200 kPa。求末态温度 T 及整个过程的 解：过程图示如下
及。 解：先确定系统的始、末态
对于途径 b，其功为
根据热力学第一定律
2.6 4 mol 的某理想气体，温度升高 20 C°，求 解：根据焓的定义
的值。
2.10 2 mol 某理想气体，
。由始态 100 kPa， 50 dm 3，先恒容加热使压力体积
增大到 150 dm 3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm 3。求整个过程的
此
假设气体可看作理想气体，
，则
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2.16 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是
1100 °C，其中 CO(g)和 H2(g)的摩尔分数均为
0.5。若每小时有 300 kg 的水煤气由 1100 °C 冷却到 100 °C，并用所收回的热来加热水，是
水温由 25 °C 升高到 75 °C。求每小时生产热水的质 量。 CO(g)和 H2(g)的摩尔定压热容
【物理】物理化学课后答案第五版科学出版社董元彦主编全解
【关键字】物理第一章化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式中，可用体系的压力代替。
1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2 倍；( 2 )定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。
已知Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。
计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解（1）△U = △H = 0（2）W = △U – QP = －3.12 kJ（3）W = 01-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P，T=300K。
求(1) 在空气中膨胀了1dm3，做功多少？(2) 膨胀到容器内压力为lP，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小dP , 问容器内气体压力降到lP时，气体做多少功？解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（3）1-4 1mol 理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q 、W、△U 及△H。
解：△U = △H = 01-5 1molH2由始态及P可逆绝热压缩至5dm-3, 求（1）最后温度；(2）最后压力；( 3 ) 过程做功。
解：（1）（2）（3）1-6 氦在3P下从加热到，试求该过程的△H、△U、Q和W 。
设氦是理想气体。
（He的M=·mol-1 )解：W = △U – QP = -2078.5J1-7 已知水在时蒸发热为2259.4 J·g-1，则时蒸发水，过程的△U、△H 、Q和W为多少？（计算时可忽略液态水的体积）解：1-81-9 298K时将1mol液态苯氧化为CO2 和H2O ( l ) ，其定容热为－3267 kJ·mol-1 , 求定压反应热为多少？解：C6H6 (l) + 7.5O2 (g) → 6CO2 (g) +3 H2O ( l )1-101-11 300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至10dm-3 ，计算此过程的嫡变。
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第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解：（1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
物理化学1—5章课后习题答案-傅献彩第五版
物理化学1—5章课后习题答案-傅献彩第五版物理化学 1—5 章课后习题答案傅献彩第五版在学习物理化学的过程中，课后习题是巩固知识、检验理解的重要环节。
下面为大家详细解答傅献彩第五版物理化学1—5 章的课后习题。
第一章主要涉及气体的相关知识。
在习题中，常常会出现关于理想气体状态方程的应用问题。
比如，给定一定量气体的压力、体积和温度，要求计算气体的物质的量。
我们知道理想气体状态方程为 PV ＝nRT，其中 P 是压力，V 是体积，n 是物质的量，R 是摩尔气体常数，T 是热力学温度。
通过对这个方程的灵活运用，就能够轻松求解此类问题。
还有关于分压和分体积的计算。
例如，已知混合气体中各组分气体的摩尔分数和总压力，要求计算各组分气体的分压。
分压等于总压乘以该组分的摩尔分数。
对于分体积，也是类似的思路，分体积等于总体积乘以该组分的摩尔分数。
第二章是热力学第一定律。
这一章的习题重点在于理解和运用热力学能、热和功的概念。
例如，计算一个封闭系统在特定过程中的热力学能变化。
这需要考虑系统所吸收或放出的热以及所做的功。
热和功的符号规定很关键，系统吸热为正，放热为负；系统对外做功为负，外界对系统做功为正。
在一些习题中，还会涉及到绝热过程。
绝热过程中，系统与外界没有热交换，此时热力学能的变化就等于外界对系统所做的功。
通过对这些概念和公式的准确把握，就能顺利解决此类问题。
第三章是热力学第二定律。
这一章的习题常常围绕熵的概念和计算展开。
比如，计算一个可逆过程或不可逆过程的熵变。
对于可逆过程，熵变可以通过热温商来计算；对于不可逆过程，需要设计一个可逆过程来计算熵变。
此外，还会有关于热力学第二定律的应用问题。
例如，判断一个过程是否自发进行，需要通过计算熵变、焓变以及吉布斯自由能变来综合判断。
如果熵变大于零，且焓变小于零，或者吉布斯自由能变小于零，那么这个过程就是自发的。
第四章是多组分系统热力学。
这部分的习题主要涉及溶液的相关计算。
物理化学(天津大学第五版)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： 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=nRT1-2 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/RT1-5 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：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为)/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=ff ff f ff f ff T T T T R Vp T V T V R p n n n,2,1,1,2,2,1,2,1 1-6 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
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第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
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第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解：（1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
物理化学第五版第三章答案
物理化学第五版第三章答案3.22 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板两侧均为N2(g)。
一侧容积50 dm3，内有200 K的N2(g) 2 mol；另一侧容积为75 dm3, 内有500 K的N2(g) 4 mol；N2(g)可认为理想气体。
今将容器中的绝热隔板撤去，使系统达到平衡态。
求过程的。
解：过程图示如下同上题，末态温度T确定如下经过第一步变化，两部分的体积和为即，除了隔板外，状态2与末态相同，因此注意21与22题的比较。
3.23 甲醇（）在101.325KPa下的沸点（正常沸点）为，在此条件下的摩尔蒸发焓，求在上述温度、压力条件下，1Kg液态甲醇全部成为甲醇蒸汽时。
解：3.24 常压下冰的熔点为0℃，比熔化焓，水的比定压热熔。
在一绝热容器中有1 kg，25℃的水，现向容器中加入0.5 kg，0℃的冰，这是系统的始态。
求系统达到平衡后，过程的。
解：过程图示如下将过程看作恒压绝热过程。
由于1 kg，25℃的水降温至0℃为只能导致克冰融化，因此3.27 已知常压下冰的熔点为0℃，摩尔熔化焓，苯的熔点为5.5 1℃，摩尔熔化焓。
液态水和固态苯的摩尔定压热容分别为及。
今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为0℃的8 mol H2O(s)与2 mol H2O(l)成平衡，另一容器中为5.510℃的5 mol C6H6(l)与5 mol C6H6(s)成平衡。
现将两容器接触，去掉两容器间的绝热层，使两容器达到新的平衡态。
求过程的。
解：粗略估算表明，5 mol C6H6(l) 完全凝固将使8 mol H2O(s)完全熔化，因此，过程图示如下总的过程为恒压绝热过程，，忽略液态乙醚的体积3.30. 容积为20 dm3的密闭容器中共有2 mol H2O成气液平衡。
已知80℃，100℃下水的饱和蒸气压分别为及，25 ℃水的摩尔蒸发焓；水和水蒸气在25 ~ 100 ℃间的平均定压摩尔热容分别为和。
今将系统从80℃的平衡态恒容加热到100℃。
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第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解：（1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
物理化学第五版第三章答案
第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率 ； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
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第三章热力学第二定律3、1 卡诺热机在的高温热源与的低温热源间工作。
求(1) 热机效率;(2) 当向环境作功时,系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解:卡诺热机的效率为根据定义3.2 卡诺热机在的高温热源与的低温热源间工作,求:(1) 热机效率;(2) 当从高温热源吸热时,系统对环境作的功及向低温热源放出的热解:(1) 由卡诺循环的热机效率得出(2)3.3 卡诺热机在的高温热源与的低温热源间工作,求(1)热机效率;(2)当向低温热源放热时,系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解: (1)(2)3.4 试说明:在高温热源与低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时,若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率,其结果必然就是有热量从低温热源流向高温热源,而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证: (反证法) 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热,向低温热源放热,对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等,即总的结果就是:得自单一低温热源的热,变成了环境作功,违背了热力学第二定律的开尔文说法,同样也就违背了克劳修斯说法。
3.5 高温热源温度,低温热源温度,今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源,求此过程。
解:将热源瞧作无限大,因此,传热过程对热源来说就是可逆过程3、6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下,当热机从高温热源吸热时,两热源的总熵变。
(1) 可逆热机效率。
(2) 不可逆热机效率。
(3) 不可逆热机效率。
解:设热机向低温热源放热,根据热机效率的定义因此,上面三种过程的总熵变分别为。
3、7 已知水的比定压热容。
今有1 kg,10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水,求过程的。
(1)系统与100℃的热源接触。
(2)系统先与55℃的热源接触至热平衡,再与100℃的热源接触。
(3)系统先与40℃,70℃的热源接触至热平衡,再与100℃的热源接触。
解:熵为状态函数,在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热,因此3、8 已知氮(N2, g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为将始态为300 K,100 kPa下1 mol的N2(g)置于1000 K的热源中,求下列过程(1)经恒压过程;(2)经恒容过程达到平衡态时的。
解:(1)在恒压的情况下(2)在恒容情况下,将氮(N2, g)瞧作理想气体将代替上面各式中的,即可求得所需各量3、9 始态为,的某双原子理想气体1 mol,经下列不同途径变化到,的末态。
求各步骤及途径的。
(1) 恒温可逆膨胀;(2)先恒容冷却至使压力降至100 kPa,再恒压加热至;(3) 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa,再恒压加热至。
解:(1)对理想气体恒温可逆膨胀,△U= 0,因此(2)先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa,系统的温度T:(3)同理,先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统的温度T:根据理想气体绝热过程状态方程,各热力学量计算如下3、10 1mol理想气体在T=300K下,从始态100KPa 到下列各过程,求及。
(1) 可逆膨胀到压力50Kpa;(2) 反抗恒定外压50Kpa,不可逆膨胀至平衡态;(3) 向真空自由膨胀至原体积的2倍3.11 某双原子理想气体从始态,经不同过程变化到下述状态,求各过程的解: (1) 过程(1)为PVT变化过程(2)(3)2、12 2 mol双原子理想气体从始态300 K,50 dm3,先恒容加热至400 K,再恒压加热至体积增大到100 dm3,求整个过程的。
解:过程图示如下先求出末态的温度因此,3.13 4mol单原子理想气体从始态750K,150KPa,先恒容冷却使压力降至50KPa,再恒温可逆压缩至100KPa,求整个过程的解:(a)(b)3、14 3mol双原子理想气体从始态,先恒温可逆压缩使体积缩小至,再恒压加热至,求整个过程的及。
解:(a)(b)3、15 5 mol单原子理想气体,从始态300 K,50 kPa先绝热可逆压缩至100 kPa,再恒压冷却至体积为85dm3的末态。
求整个过程的Q,W,△U,△H及△S。
3、16 始态300K,1MPa的单原子理想气体2mol,反抗0、2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。
求过程的解:3、17 组成为的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10 mol,从始态,绝热可逆压缩至的平衡态。
求过程的。
解:过程图示如下混合理想气体的绝热可逆状态方程推导如下容易得到3、18 单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共8 mol,组成为,始态。
今绝热反抗恒定外压不可逆膨胀至末态体积的平衡态。
求过程的。
解:过程图示如下先确定末态温度,绝热过程,因此3、19 常压下将100 g,27℃的水与200 g,72℃的水在绝热容器中混合,求最终水温t及过程的熵变。
已知水的比定压热容。
解:3.20 将温度均为300K,压力均为100KPa的100的的恒温恒压混合。
求过程,假设与均可认为就是理想气体。
解:3、21 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板一侧为2mol的200K,的单原子理想气体A,另一侧为3mol的400K,100的双原子理想气体B。
今将容器中的绝热隔板撤去,气体A与气体B混合达到平衡态,求过程的。
解:A Bn=2mol n=3mol n=2+3(mol)T=200K T=400K T=?V=V=V=∵绝热恒容混合过程,Q = 0, W = 0 ∴△U = 0=40025×320023×2=4002002222）－）＋－）－）＋－TRTRTCnTCnBm,VBAm,VA((((T2 = 342、86K注:对理想气体,一种组分的存在不影响另外组分。
即A与B的末态体积均为容器的体积。
3、22 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板两侧均为N2(g)。
一侧容积50 dm3,内有200 K 的N2(g) 2 mol;另一侧容积为75 dm3, 内有500 K的N2(g) 4 mol;N2(g)可认为理想气体。
今将容器中的绝热隔板撤去,使系统达到平衡态。
求过程的。
解:过程图示如下同上题,末态温度T确定如下经过第一步变化,两部分的体积与为即,除了隔板外,状态2与末态相同,因此注意21与22题的比较。
3、23 甲醇()在101、325KPa下的沸点(正常沸点)为,在此条件下的摩尔蒸发焓,求在上述温度、压力条件下,1Kg液态甲醇全部成为甲醇蒸汽时。
解:3、24 常压下冰的熔点为0℃,比熔化焓,水的比定压热熔。
在一绝热容器中有1 kg,25℃的水,现向容器中加入0、5 kg,0℃的冰,这就是系统的始态。
求系统达到平衡后,过程的。
解:过程图示如下将过程瞧作恒压绝热过程。
由于1 kg,25℃的水降温至0℃为只能导致克冰融化,因此3.25 常压下冰的熔点就是,比熔化焓,水的比定压热熔,系统的始态为一绝热容器中1kg,的水及0、5kg 的冰,求系统达到平衡态后,过程的熵。
解:3、27 已知常压下冰的熔点为0℃,摩尔熔化焓,苯的熔点为5、5 1℃,摩尔熔化焓。
液态水与固态苯的摩尔定压热容分别为及。
今有两个用绝热层包围的容器,一容器中为0℃的8 mol H2O(s)与2 mol H2O(l)成平衡,另一容器中为5、510℃的5 mol C6H6(l)与5 mol C6H6(s)成平衡。
现将两容器接触,去掉两容器间的绝热层,使两容器达到新的平衡态。
求过程的。
解:粗略估算表明,5 mol C6H6(l) 完全凝固将使8 mol H2O(s)完全熔化,因此,过程图示如下总的过程为恒压绝热过程, ,3、28 将装有0、1 mol乙醚(C2H5)2O(l)的小玻璃瓶放入容积为10 dm3的恒容密闭的真空容器中,并在35、51℃的恒温槽中恒温。
35、51℃为在101、325 kPa下乙醚的沸点。
已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓。
今将小玻璃瓶打破,乙醚蒸发至平衡态。
求(1)乙醚蒸气的压力;(2)过程的。
解:将乙醚蒸气瞧作理想气体,由于恒温各状态函数的变化计算如下△H＝△H1＋△H2△S＝△S1＋△S2忽略液态乙醚的体积O成气液平衡。
已知80℃,100℃3、30、容积为20 dm3的密闭容器中共有2 mol H2下水的饱与蒸气压分别为及,25 ℃水的摩尔蒸发焓;水与水蒸气在25 ~ 100 ℃间的平均定压摩尔热容分别为与。
今将系统从80℃的平衡态恒容加热到100℃。
求过程的。
解:先估算100 ℃时,系统中就是否存在液态水。
设终态只存在水蒸气,其物质量为n, 则显然,只有一部分水蒸发,末态仍为气液平衡。
因此有以下过程:设立如下途径第一步与第四步为可逆相变,第二步为液态水的恒温变压,第三步为液态水的恒压变温。
先求80℃与100℃时水的摩尔蒸发热:3、31、O2(g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为已知25 ℃下O2(g)的标准摩尔熵。
求O2(g) 在100℃,50 kPa下的摩尔规定熵值。
解:由公式3、32、若参加化学反应的各物质的摩尔定压热容可表示为试推导化学反应的标准摩尔反应熵与温度T的函数关系式,并说明积分常数如何确定。
解:对于标准摩尔反应熵,有式中3、33、已知25℃时液态水的标准摩尔生成吉布斯函,水在25℃时的饱与蒸气压。
求25℃时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。
解:恒温下3、34、100℃的恒温槽中有一带有活塞的导热圆筒,筒中为2 mol N2(g)及装与小玻璃瓶中的3 mol H2O(l)。
环境的压力即系统的压力维持120 kPa不变。
今将小玻璃瓶打碎,液态水蒸发至平衡态。
求过程的。
已知:水在100℃时的饱与蒸气压为,在此条件下水的摩尔蒸发焓。
3、35、已知100℃水的饱与蒸气压为101、325 kPa,此条件下水的摩尔蒸发焓。
在置于100℃恒温槽中的容积为100 dm3的密闭容器中,有压力120 kPa的过饱与蒸气。
此状态为亚稳态。
今过饱与蒸气失稳,部分凝结成液态水达到热力学稳定的平衡态。
求过程的。
解:凝结蒸气的物质量为热力学各量计算如下3、36 已知在101、325 kPa下,水的沸点为100℃,其比蒸发焓。
已知液态水与水蒸气在100～120℃范围内的平均比定压热容分别为:及。
今有101、325 kPa下120℃的1 kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。
设计可逆途径,并按可逆途径分别求过程的及。
解:设计可逆途径如下3、37 已知在100 kPa下水的凝固点为0℃,在-5 ℃,过冷水的比凝固焓,过冷水与冰的饱与蒸气压分别为,。