物理例題第二章習(xí)題與解答

10A的電流通過一個(gè)10的電阻，時(shí)間為10s，此電阻放在流動(dòng)1010℃。求這個(gè)解：電阻S I2 10210 SR JK135.32J 10273.151題中時(shí)間若為1s，電阻被絕熱的物質(zhì)包住。電阻的初始溫度為10℃，質(zhì)量為10g，比熱容為1JK1g1，求電阻的熵變及絕熱物I2 10210

T

K=100Scmln110ln110273.15JK1=3.02JK 10273.15絕熱物質(zhì)S在0.1MPa下，1mol氣態(tài)NH3由250中NH

NH

o

/(JK1mol1)24.77S

TnC

dT

T

3T

1

T124.7737.49

JK K

0+

137.49103025JKQT

dT

T24.77+37.49103TJK1

T1 K 24.77273.15248.151137.4910K 1 273.152248.152J=863.6Q

JK13.162JKST

3.3153.162JK10.153JK1

U

VCppT

U

TCpV

TCVp

VTT

Vpp

H

T

pTT

pVV

U (HpV)

H

VT

T

pT V

CppT

U (HpV) HV

V

HT TTVpCpV p

U

UT

T

TCVp

V

(4)dUTdSU

STp

Vpp

VTT

V；pp；

H

HT

T

TCpV

p

(6)dHTdSH

STV

pVV

pTT

pVV

pVmRTp1mol該氣體在恒定的溫度Tp1p2。試用Tp1p2表示過程的Q，WUHSAG。p

VmWWR

VpdVmVm

V

RTlnVm1Vm2

VmRTlndUmTdSmUm

Sm

p VT

pTT

V m

T

m Vm Vm∴dUm0，即UQUW0RTln

RTlnST

RlnHU(pV)0(p2Vm,2p1Vm,1(RTp2)(RTp1)(p2p1A

RTlnGA(pV)RTlnp2(

2p1有 T2

V2

T2

p1SCV,mln

V

Cp,mln

p1

1

1

2 V2 p2Cp,mlnVCV,mlnp1 1S

SColnT2Rlnp pT1TT1T2V或SColnT2

ColnT2Rln1

V 或SC

lnp2V2Rln

C

lnV2C

lnpp

V1Vp12gO2從20℃冷卻到–40℃，同時(shí)壓力從0.1MPa變?yōu)?MPaVp求其熵變。設(shè)

可作為理想氣體，其

29.16JK1mol1解

SnCp,mln

p 2

29.16ln40+273.158.3145ln0.1JK32.00

615.27JK把1molHe127℃和0.5MPa下恒溫壓縮至1MPaQ，WUHSAG。He可作為理想氣體。(1)(2)設(shè)外壓恒定為1MPa解：(1)U0HWnRTlnp118.3145127273.15ln0.5 =2306

1QUW2306SnRlnp118.3145ln0.5JK15.763J2 12AWR2306GA2306(2)UHSAG同

nRT

p2WpVp2

1 1 118.3145127273.1510.5J=3327QUW3327

0℃，0.5MPa的N2g)2dm3，在外壓為0.1MPa下恒溫膨脹，直至氮?dú)獾膲毫Φ扔?.1MPa，求QWUHSAG。解U0HVp1V0.52dm310p2 p2外WpV0.1106102103J=800外QUWW800p1

p1S p2

p20.510621030.5

ln0.1J=5.892JK

GHTS0273.155.892J=1609J=1.60921molH(g25℃和0.1MPa下可逆絕熱壓縮至體積為5dm3，試求終態(tài)溫度、壓力及過程的Q，WUHSH2為理2C 解：p,m

CoCV

5/2VnRT118.314525273.15m1 1

24.79103m3=24.79V

24.791 p1 2

p1

Tp2V2

0.9411065103

K=565.9 UnCoT58.3145565.9 V

HnC

T78.3145565.9 Q

p

WU5566S

0T01mol10℃的O2，右邊有1mol20H2。設(shè)兩種氣體均可當(dāng)作理想氣體，Co72)R。求兩邊溫度相等時(shí)總的熵變。若將隔板抽去，求總的熵Q0，W∴UU

UnC

TTnCoTT

V

2V SS

nC

lnTnC

ln 2T 2T

1V

V2

128.3145ln283.15128.3145ln293.15JK Sn1Rln2+n2Rln2=(n1n2)Rln2=(28.3145ln2)J故總的熵變?yōu)?0.006311.53)JK111.54J以旋塞隔開而體積相等的兩個(gè)玻璃球，分別貯有1molO2使兩種氣體混合。取兩種氣體為系統(tǒng)，試求混合過程的QWU，HSAG（設(shè)O2和N2為理想氣體）。解：因?yàn)榻^熱，故Q0因?yàn)橄到y(tǒng)的體積不變，故W UQWV UV

TT于 HnCoT兩種氣體的壓力都從0.1MPa變?yōu)?.05∴SS1S2n1Rln2+n2Rln2=n1n2Rln28.3145ln2JK111.53JK1AUTS025273.1511.53J=3438GA343822U，H。已知CO220℃，0.3040MPa下節(jié)流膨脹至0.101325MPa時(shí)的溫度為17.72℃；在0.101325MPa下及20Cp,m37.07JK1mol1。解：Wp外0.101325106239207878106J=1625HH1H20nCp,m137.072017.72J=UHpV22mol液態(tài)O2在正常沸點(diǎn)(-182.97℃)時(shí)蒸發(fā)成為101325Pa的氣體，求其熵變。已知此時(shí)液態(tài)O的摩爾蒸發(fā)焓為6.820kJmol1。2解：

在一個(gè)絕熱的容器中有1000g25℃的水，投入150g0℃的冰，計(jì)算總的熵變。已知冰的熔化焓為333.4Jg1，水的比熱容為4.184JK1g1HQpHH1H2cm1t4.1841000t=

ScmlnT4.184T T 196.2JK1

fusHcm22

0=208.6JK∴SS1S21molC6H5CH3在其正常沸點(diǎn)110.6℃時(shí)蒸發(fā)為101325Pa的氣體，求該過程的Q，WU，HSAG。已知在該溫度下C6H5CH3的摩爾蒸發(fā)焓為33.38kJmol1。與蒸氣相比較，液體的體積可略去，蒸氣可作為理想氣體。(1)設(shè)外壓為101325Pa；(2)設(shè)外壓為10132.5Pa。

Wp外Vp[V(g=3190J=3.190QH33.38UQW(33.383.190) 33.38103S

AWR3.190G(2)U、H、S、A、G同外 V(

QUW30.19C6H6的正常為5℃，摩爾熔化焓為9916Jmol1，Cp,ml)126.8JK1mol1Cp,ms)122.6Jmol1。求101325Pa下1mol5℃的過冷C6H6凝固成5℃的固態(tài)C6H6的Q，WU，C6H6(l)，101325C6HC6H6(l)，101325C6H6(l)，101325Pa，-C6H6(s)，101325C6H6(s)，101325Pa，-UQWQ9874

S

ln H2

99162 2 5S lnT1122.6T T 4.489J∴SS1S2S335.50JKAUTS=355GHTS355在-3475.4Pa489.2Pa。試求在-3℃時(shí)1mol過冷水（H2O）轉(zhuǎn)變?yōu)楸腉。G1GnRTlnp28.31453273.15

p p =64.3

G3∴GG1G2G3064.3J+0=64.3，25℃，101325Pa時(shí)，石墨轉(zhuǎn)變?yōu)槭腍1895Jmol1，S3.363JK1mol12.260g

3.513gcm3。(1)求25℃，101325Pa下石墨轉(zhuǎn)變?yōu)槭腉。(2)在這種情況下，哪一種晶型比較穩(wěn)定？(3)增加壓力能否使原來不穩(wěn)定THSG

)((2)G0，表示石墨不可能轉(zhuǎn)變成石，即石墨是穩(wěn)定的25p'25p' 石25℃， 石25℃，101325 設(shè)25℃，壓力為p時(shí)石墨與石正好能平衡共存，則GpG VdpV(pp p G

pVdpp

(p p G'G1G即0V1ppGV2p'p)(V2V1p'pppG V2 M1/21/1 12.0111031/3.5131/2.260103 =1529106Pa=1529 p152970℃時(shí)四氯化碳的蒸氣壓為82.81kPa，80℃時(shí)為112.43kPa

RT p(TvapH

21 T2 80 82.8130.81103Jmol130.81kJ11R p(T21 p(T1

ln101.325

82.812.8597103∴T2349.69K，t276.54門規(guī)定蒸氣（單原子分子）在1m3空氣中的最高允許含量為0.01mg。已知（Hg）在20℃的飽和蒸氣壓為0.160Pa，摩爾空氣中的含量是最高允許含量的多少倍。解 p(T

vapH

T 2

p(T1 60.7103

(30273.15)(20

p(T

p(T)2.270.160Pa=0.36322.27 p(T1mnMpVM

2.9=g∴空氣中的含量是最高允許含量的28.9/0.012.89103倍萘在其正常80℃時(shí)的熔化焓為150.6Jg1。已知固態(tài)萘及液態(tài)萘的密度分別為1.145gcm30.981gcm3，試計(jì)算壓力增加解：對(duì)1g萘，由固態(tài)變?yōu)橐篺usVV(l)V(s)

1

(s)dTTfusV (s)d fus

fus

(l)80.0273.151.1450.981106K =0.342106KT d∴T0.342106(0.1106)K=0.0342 已知由紅色HgI轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色HgI時(shí)，轉(zhuǎn)變焓為1250Jmol1，體積變化為5.4cm3mol1，試求壓力為10MPa 解 dTTtrsV，dTtrsVdd 21lnT2trsVpp21 trs 5.410

10

)

6T2

∴T2[0.958(127273.15)]K=383K，t2110在附近的溫度范圍內(nèi)，TaBr5固體和液體的蒸氣壓與溫的關(guān)系分別為

lgpPa14.6965650T lgpPa10.2963265TK解：14.696565010.2963265，4.400T/ ∴T2385K=

T/

T/p

lgPa10.296542.0 p18.7103Pa=18.7dlnp/PasubHmln105650 RT Tsub∴ H8.3145ln105650Jsubdlnp/PavapHm(ln10)3265K RT Tvap∴ H(8.3145ln103265)Jvap H 45.66kJ已知25[CH3NO2l)]171.75JK1mol1，摩爾蒸發(fā)焓為38.36kJmol1，飽和蒸氣壓為4.887kPa。求CH3NO2(g)25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵。設(shè)蒸氣服從理想氣vapH 38.36103 解：S1

J

128.66JK1SRlnp18.3145ln4.887JK122

10025.10JK1∴So(g,298.15K)=So(l,298.15K)+S 171.75128.6625.10JK1275.31JK1C2H4(g)+H2O(g)C2各物質(zhì)Co225℃時(shí)該反應(yīng)的HoSoGo

r rr C /(JK1C2H5OH(g)C2H4(g)H29.04207.9103T/8.70130.1103T/31.595.9103T/Ho298K235.1052.26241.818kJ 45.54kJra(9.048.7031.59)JK1r31.25JK1rb(207.9130.15.9)103JK2r71.9103JK2Ho(498K)=