物理化学(天大第五版全册)课后习题答案

由天下分享时间：2024/12/19 16:16:51 加入收藏我要投稿点赞

故 △S i so = 0

（2）

△U = 0，

Q2= -W = pamb（V2 – V1）= pamb {（nRT / pamb）-（nRT / p1） = nRT{ 1-（ pamb / p1）}

= {-1××300×（）} J = 1247 J = kJ

?Ssys??nRln(p2/p1)

= {- 1××ln（50/100）} J·K-1 = J·K-1

?Samb??Qsys/Tamb= （-1247÷300）J·K= - J·K

-1

△S iso= △Ssys + △Samb = { +（- ）} J·K-1 = J·K-1 （3）△U = 0，W = 0，Q=0

?Samb??Qsys/Tamb= 0

因熵是状态函数，故有

?Ssys?nRln(V2/V1)?nRln(2V1/V1)

= {1××ln2 } J·K-1 = J·K-1

△S iso= △Ssys + △Samb = J·K-1

3-16 始态 300 K，1Mpa 的单原子理想气体 2 mol，反抗 Mpa的恒定外压绝热不可逆膨胀平衡态。求整个过程的W，△U，△H，△S。

解：Q = 0，W = △U

3R(T2?T1)2

?nET2nRT1?3??pamb???n?R(T2?T1)?p?p21??amb?pamb(V2?V1)?n?代入数据整理得 5T2 = T1 = ×300K；故 T2 = 204 K

3W??U2?{2?R?(204?300)}J??2395J??2.395kJ25?H?{2?R?(204?300)}J??3991J??3.991kJ

2?S?nCp,mlnT2p?nRln2T1p152040.2 ?{2?R?ln?2?Rln}J?K?123001 ?{?16.033?26.762}J?K?1?10.729J?K?1?10.73J?K?1

3-18 单原子气体A与双原子气体B的理想气体化合物共8 mol，组成为 y（B）= ，始态 T1 = 400 K，V1 = 50 dm3。今绝热反抗某恒定外压不可逆膨胀至末态体积V2 = 250 dm3的平衡态。。求过程的W，△U，△H，△S。

解：先求混合物的摩尔定压热容

CV,m,mix??yBCp,m(B)?0.25?B53R?0.75?R?1.75R 22Q = 0，W = △U

?pamb(V2?V1)?nCV,m,mix(T2?T1) nET2?V2?V1??n?1.75R(T2?T1)?V2将数据代入，得 T2 = T1= ×400K，故 T2 = K

W??U?{8?1.75R?(274.51?400)}J??14610J??14.61kJ Cp,m,mix?CV,m,mix?R?1.75R?R?2.75R

?H?{8?2.75R?(274.51?400)}J??22954J??22.95kJ

nB?yBn?0.25?8mol?2mol, nA?6mol

?S(A)?nACp,m(A)lnT2V?nARln2T1V1

3274.51250 ?{6?R?ln?6?Rln}J?K?1 ?{?28.172?80.29}J?K?1?52.118J?K?1240050?S(B)?nBCp,m(B)lnT2V?nBRln2T1V15274.51250 ?{2?R?ln?2?Rln}J?K?1 ?{?15.651?26.763}J?K?1?11.112J?K?1

240050?S??S(A)??S(B)?(52.118?11.112)J?K?1?63.23J?K?13-19 常压下将 100 g，27 ℃的水与 200g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终温度t 及过程的△S。已知水的比定压热容 cp = J·g-1·K-1。

解：Qp = 0，△H = 0，△H1 +△H2 = 0 100××（T2 – ）+200××（T2 – ）=0 T2 – + 2×（T2 – ）=0 T2 = K 即 t = 57 ℃

-1330.15330.15???1= J·K ?S??100?4.184?ln?200?4.184?lnJ?K?300.15345.15??3-27 已知下冰的熔点为 0℃，摩尔熔化焓△fusHm（H2O）= k J·mol-1，苯的熔点为℃，摩尔熔化焓△fusHm（C6H6）= k J·mol-1。液态水和固态苯的定压摩尔热容Cp，m（H2O，l） = J·mol-1·K-1及Cp，m（C6H6，s） = J·mol-1·K-1。

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℃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。求过程的△S。

解：设液态苯全部凝固，冰全部融化，于是示意如下

8molH2O(s), 2molH2O(l), 0oC5molC6H6(s), 5molC6H6(l), 5.51Co?0?Q???8molH2O(l), 2molH2O(l), t5molC6H6(s), 5molC6H6(s),t

8mol×6004 J·mol-1+10mol× J·mol-1·K-1（T2 - ）

+5mol×（-9832）J·mol-1 +10mol× J·mol-1·K-1×（）=0 T2 = T2 = 所以，t=℃，0℃＜℃＜℃，假设合理。

277.31??8?6004?1?S(H2O)???10?75.37ln?J?K

273.15??273.15=（+）J·K-1= J·K-1

277.31??5?(?9832)?1?S(C6H6)???10?122.59ln?J?K

278.66??278.66=（ - ）J·K-1= J·K-1

△S = △S1 + △S2 = J·K-1 - J·K-1 = J·K-1

3-29 已知苯（C6H6）在下于 ℃沸腾，△vapHm= kJ·mol-1。液体苯的摩尔定压热容Cp，m = J·mol-1·K-1。