20xx物理化學(xué)每章題庫-資料下載頁
2025-03-26 01:37本頁面
【正文】 和ΔH。例14 將100℃、? 壓力的100 dm3水蒸氣等溫可逆壓縮到p?，如今仍為水蒸氣，再接著在p? 壓力下部分液化到體積為10dm3為止，如今氣液平衡共存。試計算此過程的Q 、W,、ΔU和ΔH。假定凝聚水的體積可忽略不計，水蒸氣可視作理想氣體，已經(jīng)明白水的汽化熱為2259J?g1。解 在100℃時，H2O（g）經(jīng)歷如下二個步驟的過程（1）水蒸氣等溫可逆壓縮到一個中間態(tài)H2O（g），?，100dm3 → H2O（g），p?，V′→H2O（l，g），p?，10dm3 求始態(tài)時水蒸氣物質(zhì)的量n?pV???100????mol????nRT????33???dm?50dm ??求中間態(tài)時水蒸氣的體積V??等溫可逆壓縮過程的功W1??nRTlnV???????2)?J?3512J V1 此為理想氣體等溫過程，因而 △U1 = 0, △H1 = 0（2）為等壓可逆相變過程，有部分水蒸氣凝聚為同溫度的水求終態(tài)時水蒸氣物質(zhì)的量ng?pV2??10????mol? RT???那么部分水蒸氣液化為水的物質(zhì)的量為W2=－p?（V2－Vˊ）=－{（10－50）}J = 4053J △H2 = nl△Hg→l =｛(－2259)18103｝｝kJ = － △U2 = △H2－p?（V2－Vˊ）= － kJ + = － kJ總過程的功的W、△H、△U、Q分別為W?W1?W2?7565J△H =△H2 = － △U=△U2 = － kJ Q = △【點評】，水蒸氣在等溫下先經(jīng)可逆壓縮至一個中間態(tài)，壓力是原來的一 倍，可視為理想氣體等溫可逆過程，系統(tǒng)的熱力學(xué)能和焓均無變化；然后在等溫、等壓下壓 縮水蒸氣至終態(tài)，過程中伴隨有可逆相變發(fā)生，有部分水蒸氣凝聚為水，系統(tǒng)的熱力學(xué)能變、 焓變與凝聚水的物質(zhì)的量有關(guān)，凝聚水的物質(zhì)的量能夠按照物料衡算求得。 是，由于正常相變的溫度容易查得，因而可逆相變常被設(shè)計在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進展。例16 氣體He從0℃、5105Pa、10 dm3的始態(tài)，（1）通過一絕熱可逆的過程膨脹至105Pa，試計算終態(tài)的溫度T2 ，該過程的W、Q、Δ U和ΔH；（2）通過一絕熱不可逆過程，在恒外壓105 Pa下快速膨脹到氣體壓力為105 Pa，試計算 TW、Q、Δ U和ΔH。 解 （1）過程可表示為設(shè)氣體He為單原子理想氣體，已經(jīng)明白CV,m?35R，Cp,m?R 22因而熱容比??Cp,mCV,m??5? 3?由絕熱過程方程式pV11?p2V2，得?p1V1???V2?????p2?T2?p2V2p1V11??105?1?絕熱過程，Q＝053(2) 過程可表示為?U?nCV,m?T2?T1?W??pe?V??p（）??peeV2V1?nRT2p21?nRT p1?絕熱過程，Q=0，?U?W，可得nCV,m?T2?T1???pe代入相關(guān)數(shù)據(jù)，那么?nRT2p21?nRT p1?3???T2????105?2可得 T2 =186K???T2102?10?10?3??U?W??2????186???J?? ?H?5?U?? 3【點評】：（1）為絕熱可逆膨脹過程，由理想氣體絕熱過程方程式和已經(jīng)明白 數(shù)據(jù)，求出終態(tài)的溫度T2, 再求得過程的Δ U和ΔH；（2）為絕熱不可逆一次逆膨脹過程， 此過程Q＝0，可利用?U?W的關(guān)系，求得終態(tài)的溫度T2,，再求的過程的ΔU和ΔH； 2. 由計算結(jié)果可知：從同一始態(tài)出發(fā)，理想氣體分別通過絕熱可逆膨脹和絕熱不可逆膨脹 過程是不可能到達一樣的終態(tài)，假設(shè)終態(tài)壓力一樣時，終態(tài)的溫度和體積各不一樣。例17 1摩爾單原子理想氣體，始態(tài)為 2p? 、 dm3 ，經(jīng) pT = 常量的可逆過程壓縮到終態(tài)為4 p?。已經(jīng)明白CV,m=，求：（1）終態(tài)的體積和溫度；（2）ΔU和ΔH；（3）所需做的功。 解 (1)已經(jīng)明白，p2T2=p1T1T1?p1V1V2?nRT233?33?dm???10m ?4?1004pθ(2) ?U?nCV,m?T2?T1??1??????J??1680J??
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