《第二章_热力学第一定律_题加答案29910.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章_热力学第一定律_题加答案29910.pdf（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 .下载可编辑.第二章 热力学第一定律 1.始态为 25 C，200 kPa 的 5 mol 某理想气体，经途径 a，b 两不同途径到达相同的末态。途经 a 先经绝热膨胀到-28.47 C，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力 200 kPa 的末态，步骤的热。途径 b 为恒压加热过程。求途径 b 的及。（天大 2.5 题）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 2.2 mol 某理想气体，。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力增大到 200 dm3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm3。求整个过程的 。（天大 2.10 题）解：过程图示如下
2、 .下载可编辑.由于，则，对有理想气体和只是温度的函数 该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的 根据热力学第一定律 3.单原子理想气体 A 与双原子理想气体 B 的混合物共 5 mol，摩尔分数，始态温度，压力。今该混合气体绝热反抗恒外压膨胀到平衡态。求末态温度及过程的。（天大 2.18 题）解：过程图示如下 分析：因为是绝热过程，过程热力学能的变化等于系统与环境间以功的形势所交换的能 量。因此，单原子分子，双原子分子 .下载可编辑.由 于 对 理 想 气 体U和H均 只 是 温 度 的 函 数，所以 4.1.00mol（单原子分子）理想气体，由 10.1kPa、300K 按下列两种不
3、同的途径压缩到 25.3kPa、300K，试计算并比较两途径的Q、W、U及H。(1）等压冷却，然后经过等容加热；（2）等容加热，然后经过等压冷却。解：Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R（1）10.1kPa、300K 10.1kPa、119.8 25.3kPa、300K 0.2470dm3 0.09858 dm3 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.002.5R(119.8-300)+1.001.5R(300-119.8)=-3745+2247=-1499(J)W=W1+W2=-10.1103(0.09858-0.2470)+0=1499(J)U=Q+W=0 H=U+(pV)=0+2
4、5.30.09858-10.10.2470=0（2）10.1kPa、300K 25.3kPa、751.6 25.3kPa、300K 0.2470dm3 0.2470dm3 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.001.5R(751.6-300)+1.002.5R(300-751.6)=5632-9387=-3755(J)W=W1+W2=0-25.3103(0.09858-0.2470)=3755(J)U=Q+W=0 H=U+(pV)=0+25.30.09858-10.10.2470=0 计算结果表明，Q、W与途径有关，而U、H与途径无关。5.在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板
5、靠活塞一侧为 2 mol，0 C 的单原子理想气体 A，压力与恒定的环境压力相 等；隔板的另一侧为 6 mol，100 C 的双原子理想气体 B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及过程的。解：过程图示如下 .下载可编辑.显然，在过程中 A 为恒压，而 B 为恒容，因此 同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律 6.1mol 理想气体从 300K，100kPa 下等压加热到 600K，求此过程的Q、W、U、H。已知此理想气体Cp,m=30.0 JK1mol1。解 Wp(V2-V1)=nR(T1-T2)=18.314(300-600)=-2494
6、.2J U=nCV,m(T2-T1)=1(30.00-8.314)(600-300)=6506J .下载可编辑.H=nCp,m(T2-T1)=130.00(600-300)=9000J Qp=H=9000J 7.5 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及整个过程的及。解：过程图示如下 要确定，只需对第二步应用绝热状态方程 ，对 双 原 子 气 体 因此 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 .下载可编辑.8.一水平放置的绝热恒
7、容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞，活塞左、右两侧分别为 50 dm3的单原子理想气体 A 和 50 dm3的双原子理想气体 B。两气体均为 0 C，100 kPa。A 气体内部有一体积和热容均可忽略的电热丝。现在经过通电缓慢加热左侧气体 A，使推动活塞压缩右侧气体 B 到最终压力增至 200 kPa。求：（1）气体 B 的末态温度。（2）气体 B 得到的功。（3）气体 A 的末态温度。（4）气体 A 从电热丝得到的热。解：过程图示如下 由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此 功用热力学第一定律求解 气体 A 的末态温度可用理想气体状态方程直接求解，.下载可编辑.将 A 与 B
8、的看作整体，W=0，因此 9.在带活塞的绝热容器中有 4.25 mol 的某固态物质 A 及 5 mol 某单原子理想气体 B，物质A 的。始态温度，压力。今以气体B 为系统，求经可逆膨胀到时，系统的及过程的。解：过程图示如下 将 A 和 B 共同看作系统，则该过程为绝热可逆过程。作以下假设（1）固体 B 的体积不随温度变化；（2）对固体 B，则 从而 .下载可编辑.对于气体 B 10.已知水（H2O,l）在 100 C 的饱和蒸气压，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。求在在 100 C，101.325 kPa 下使 1 kg 水蒸气全部凝结成液体水时的。设水蒸气适用理想气体状态方程式。解：该过
9、程为可逆相变 11.100 kPa 下，冰（H2O,s）的熔点为 0 C。在此条件下冰的摩尔融化 热。已知在-10 C 0 C 范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为 和。求在常压及-10 C 下过冷水结冰的摩尔凝固焓。解：过程图示如下 .下载可编辑.平衡相变点，因此 12.应用附录中有关物质在 25 C 的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在 25 C 时的及。（1）（2）（3）解：查表知 NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)-46.11 90.25-241.818-285.830 NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(s)CO(g)33.18-174.10-824.2
10、-110.525 （1）（2）（3）13.应用附录中有关物质的热化学数据，计算 25 C 时反应 .下载可编辑.的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用 25 C 的标准摩尔生成焓数据；13f07.379,molKJlHCOOCHHm（2）应用 25 C 的标准摩尔燃烧焓数据。解：查表知 Compound 0 0 0 因 此，由标准摩尔生成焓 1mm41.47366.238207.379830.2852molKJBHnHfBB 由标 准摩尔燃烧焓 1mcm52.47351.72625.979-molKJBHnHBB 14.已知 25 C 甲酸甲脂（HCOOCH3,l）的标准摩尔燃烧焓为，甲酸（HCO
11、OH,l）、甲醇（CH3OH,l）、水（H2O,l）及二氧化碳（CO2,g）的 标 准 摩 尔 生 成 焓分 别 为、及。应用这些数据求 25 C 时下列反应的标准摩尔反应焓。解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3,l）的标准摩尔生成焓 .下载可编辑.15.对于化学反应 应用附录中 4 种物质在 25 C 时的标准摩尔生成焓数据及摩尔定压热容与温度的函数关系式：（1）将表示成温度的函数关系式（2）求该反应在 1000 C 时的。解：与温度的关系用 Kirchhoff 公式表示 TTmpmmdTCTHTH0,r0rr 132612311132612311mp,mp,r108605.17102619.69867.6310022.299.17172.13265.031049.14496.756831.7347.4316.2915.14537.2688.263molKJTmolKTJmolKJmolKJTmolKTJmolKJBCnCBB 1m0mr103.20681.74818.241525.110molKJBHnTHfBB 因 此，.下载可编辑.1000 K 时，