1、1第一篇第一篇化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)第一章第一章熱力學(xué)基本定律熱力學(xué)基本定律.110.1kgC6H6(l)在，沸點(diǎn)353.35K下蒸發(fā)，已知(C6H6)=30.80kJmol1。試計(jì)算此過(guò)程Q，W，ΔU和ΔH值。解：等溫等壓相變。nmol=10078ΔH=Q=n=39.5kJW=nRT=3.77kJΔU=QW=35.7kJ12設(shè)一禮堂的體積是1000m3，室溫是290K，氣壓為，今欲將溫度升至300K，需吸p?收熱量多少(若將空氣視為理想

2、氣體，并已知其Cpm為29.29JK1mol1。)解：理想氣體等壓升溫（n變）。Q=nCpm△T=(1000)(8.314290)Cpm△T＝1.2p?107J132mol單原子理想氣體，由600K，1.0MPa對(duì)抗恒外壓絕熱膨脹到。計(jì)算該過(guò)程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cpm=2.5R)解：理想氣體絕熱不可逆膨脹Q＝0。ΔU＝W，即nCVm(T2T1)=p2(V2V1)因V2=nRT2p2V1=nRT1p1，求出T2=384K。ΔU＝W＝

3、nCVm(T2T1)＝5.39kJ，ΔH＝nCpm(T2T1)＝8.98kJ14在298.15K，6101.3kPa壓力下，1mol單原子理想氣體進(jìn)行絕熱膨脹，最后壓力為，若為；(1)可逆膨脹(2)對(duì)抗恒外壓膨脹，求上述二絕熱膨脹過(guò)程的氣體的最終溫p?度；氣體對(duì)外界所作的功；氣體的熱力學(xué)能變化及焓變。(已知Cpm=2.5R)。解：(1)絕熱可逆膨脹:γ=53過(guò)程方程p11γT1γ=p21γT2γT2=145.6KΔU＝W＝nCVm(T2

4、T1)＝1.9kJΔH＝nCpm(T2T1)＝3.17kJ(2)對(duì)抗恒外壓膨脹利用ΔU＝W，即nCVm(T2T1)=p2(V2V1)，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝1.24kJ，ΔH＝2.07kJ。151mol水在100℃，下變成同溫同壓下的水蒸氣(視水蒸氣為理想氣體)，然后等溫p?可逆膨脹到，計(jì)算全過(guò)程的ΔU，ΔH。已知Hm(H2O373.15K)=40.67kJmolp?gl?p?1。解：過(guò)程為等溫等壓可逆相變＋理想氣體等

5、溫可逆膨脹，對(duì)后一步ΔU，ΔH均為零。ΔH＝Hm=40.67kJ，ΔU=ΔH–Δ(pV)=37.57kJ16某高壓容器中含有未知?dú)怏w，可能是氮?dú)饣驓鍤狻Ｔ?9K時(shí)取出一樣品，從5dm3絕3解：此過(guò)程可以看作：n=4.9mol理想氣體等溫壓縮n’=3.92mol水蒸氣等溫等壓可逆相變。W＝pΔVn’RT=27kJQ=pΔVn’Hm=174kJ理想氣體等溫壓縮ΔUΔH為零，相變過(guò)程ΔH=n’Hm=159kJΔU=ΔHΔ(pV)=ΔHn’RT

6、=147kJ111試以T為縱坐標(biāo)，S為橫坐標(biāo)，畫出卡諾循環(huán)的TS圖，并證明線條所圍的面積就是系統(tǒng)吸的熱和數(shù)值上等于對(duì)環(huán)境作的功。1121mol單原子理想氣體可逆地沿T=aV(a為常數(shù))的途徑自273K升溫到573K求此過(guò)程的WΔUΔS。解：可逆途徑T=aV(a為常數(shù))即等壓可逆途徑W=nR(T2T1)=2.49kJΔU＝nCVmΔT=3.74kJΔS=nCpmln(T2T1)=15.40JK－11131mol理想氣體由25℃，1MPa膨

7、脹到0.1MPa，假定過(guò)程分別為：(1)等溫可逆膨脹；(2)向真空膨脹。計(jì)算各過(guò)程的熵變。解：(1)等溫可逆膨脹；ΔS=nRln(V2V1)=19.14JK1(2)初、終態(tài)相同ΔS=19.14JK11142mol、27℃、20dm3理想氣體，在等溫條件下膨脹到50dm3，假定過(guò)程為：(1)可逆膨脹；(2)自由膨脹；(3)對(duì)抗恒外壓膨脹。計(jì)算以上各過(guò)程的Q、W、ΔU、ΔH及ΔS。解：理想氣體等溫膨脹ΔU=ΔH=0及ΔS=nRln(V2V1

8、)=15.2JK1。(1)可逆膨脹W=nRTln(V2V1)=4.57kJ、Q=W=4.57kJ(2)自由膨脹W=0Q=W=0(3)恒外壓膨脹W=pΔV=3.0kJQ=W=3.0kJ1155mol某理想氣體(Cpm=29.10JK1mol1)，由始態(tài)(400K，200kPa)分別經(jīng)下列不同過(guò)程變到該過(guò)程所指定的終態(tài)。試分別計(jì)算各過(guò)程的Q、W、ΔU、ΔH及ΔS。(1)等容加熱到600K；(2)等壓冷卻到300K；(3)對(duì)抗恒外壓絕熱膨脹到

9、；(4)絕熱可逆膨脹到。解：理想氣體ΔU＝nCVmΔTΔH=nCpmΔTΔS=nRln(p1p2)nCpmln(T2T1)(1)等容升溫T2=600KW=0Q=ΔUΔS=nCVmln(T2T1)所以QWΔUΔHΔS分別等于20.79kJ020.79kJ29.10kJ42.15JK1(2)等壓降溫T2=300K，W=pΔVQ=ΔU–WΔS=nCpmln(T2T1)所以QWΔUΔHΔS分別等于14.55kJ4.16kJ–10.4kJ–14.