物理化学---热力学第一定律作业题
习题1 看仿P27-29所有课后习题，参考答案及解题思路见书后
习题2 (1)如果一系统从环境接受了160J 的功，内能增加了200J ，试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中，对环境做了10540J 的功，同时吸收了27110J 的热，试问系统的内能变化为若干？
[答案：(1) 吸收40J ；(2) 16570J]
习题3 一蓄电池其端电压为12V ，在输出电流为10A 下工作2小时，这时蓄电池的内能减少了1265000J ，试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热？
[答案：放热401000J]
习题4 体积为4.10dm 3的理想气体作定温膨胀，其压力从106 Pa 降低到105 Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干?
[答案：9441J]
习题5 在25℃下，将50gN 2作定温可逆压缩，从105Pa 压级到2×106Pa ，试计算此过程的功。

如果被压缩了的气体反抗恒定外压105Pa 作定温膨胀到原来的状态，问此膨胀过程的功又为若干？
[答案：–1.33×104J ；4.20×103J]
习题6 计算1mol 理想气体在下列四个过程中所作的体积功。

已知始态体积为25dm 3终态体积为100dm 3；始态及终态温度均为100℃。

(1)向真空膨胀；
(2)在外压恒定为气体终态的压力下膨胀；
(3)先在外压恒定为体积等于50dm 3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm 3(此时温度仍为100℃)以后，再在外压等于100 dm 3时气体的平衡压力下膨胀；
(4)定温可逆膨胀。

试比较这四个过程的功。

比较的结果说明了什么问题？
[答案：0；2326J ；310l J ；4299J]
习题7 试证明对遵守范德华方程的1mol 实际气体来说，其定温可逆膨胀所作的功可用下式求算。

)11()ln(2
,12,1,2,V V a b V b V RT W m m m -----= 已知范德华方程为 RT b V V a p m m
=-+))((2 习题8 1mol 液体水在100℃和标准压力下蒸发，试计算此过程的体积功。

(1)已知在100℃和标准压力下，水蒸气的比体积(体积除以质量)为1677cm 3·g -1，水的比体积为1.043cm 3·g -1。

(2)假设水的体积比之蒸气的体积可略去不计，蒸气作为理想气体。

比较两者所得的结果，说明(2)的省略是否合理。

[答案：3.057×103J ；3.101×103J]
习题9 在373K 和标推压力下，水的蒸发热为 4.067×104J·mol -1，1mol 液态水体积为18.08cm 3，蒸气则为30200cm 3。

试计算在该条件下1mol 水蒸发成气的ΔU 和ΔH 。

[答案：3.761×104J ；4.067×104J]
习题10 试由0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T V U 及0=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T V H 证明理想气体的 0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T p U 及
0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T
p U 习题11 有1mol 单原子分子理想气体在0℃，105Pa 时经一变化过程，体积增大一倍，△H ＝2092J ，Q=1674J 。

(1)试求算终态的温度、压力及此过程的△U 和W ；(2)如果该气体经定温和定容两步可逆过程到达上述终态，试计算Q 、W 、△U 和△H 。

[答案：(1)373.7K ，6.84×104Pa ，1255J ，419J ， (2)2828J ，1573J ，1255J, 2092J]
习题12 已知任何物质的 TV C C v p β
α2
=- 其中α为膨胀系数，β为压缩系数。

现已查得25℃时液体水的定容热容C v,m =75.2J·K -1·mol -1, α=2.1×10-4K -1, β=4.44×10-10Pa -1，而水的V m ＝18×10-6m 3·mol -1。

试计算液体水在25℃时的C p,m 。

[答案：75.7J·K -1·mol -1 ]
习题13 已知N 2和O 2的定压摩尔热容与温度的关系式分别为
113
2,)1027.487.27()(---⋅⋅⨯+=mol K J K T N C p m 1121
32,))
/(1031.410845.0162.31()(----⋅⋅⨯-⨯+=mol K J K T K T O C p m 试求空气的C p,m 与温度的关系式应为如何?
习题14 某理想气体的C p,m =35.90J·K -1·mol -1，⑴当2mol 此气体在25℃，1.5×106 Pa 时，作绝热可逆膨胀到最后压力为5×105 Pa ；⑵当此气体在外压恒定为5×105 Pa 时作绝热快速膨胀；试分别求算上述两过程终态的T 和V 及过程的W 、△U 和△H 。

[答案：⑴231K ；7.68dm 3；-3697J ；-3697J ；-4811J ；⑵252K ；8.38 dm 3；2538J ；-2538J ；-3303J]
习题15 已知下列反应在25℃时的热效应为
1
221
422142221
23.92);()(2
1)(21)4(8.1382);()(2)()(2)3(8.800);()(2)()()2(411);()(2
1)()1(-Θ-Θ-Θ-Θ⋅-=∆=+⋅-=∆=++⋅-=∆=++⋅-=∆=+m ol kJ H g HCl g Cl g H m ol kJ H s SO Na g O s S s Na m ol kJ H l SO H g O s S g H m ol kJ H s NaCl g Cl s Na m r m r m r m r
计算反应2NaCl(s)+H 2SO 4(l)=Na 2SO 4(s)+2HCl(g)在25℃时的Θ∆m r H 和Θ∆m r U
[答案：55.4; 50.4 kJ·mol -1]
习题16 已知反应
(1)C(金刚石)+O 2(g)=CO 2(g); )298(K H m r Θ∆=-395.4kJ·mol -1
(2) C(石墨)+O 2(g)=CO 2(g); )298(K H m r Θ∆=-393.5kJ·mol -1
求C(石墨)=C(金刚石)的 )298(K H m r Θ∆
[答案： 1.9kJ·mol -1]
习题17 利用下列数据计算HCl(g)的生成焓
1
3221
42221441
1
331
4302.46)298();()(2
3)(21)6(8.313)298();()(2
1)(2)(21)5(32.16)298();,()()4(22.73)298();,()()3(56.35)298();,()()2(21.50)298();,(),(),()1(-Θ-Θ-Θ-Θ-Θ-Θ⋅-=∆=+⋅-=∆=++⋅=∆∞=+⋅-=∆∞=+⋅-=∆∞=+⋅-=∆∞=∞+∞m ol kJ K H g NH g H g N m ol kJ K H s Cl NH g Cl g H g N m ol kJ K H aq Cl NH s Cl NH m ol kJ K H aq HCl g HCl m ol kJ K H aq NH g NH m ol kJ K H aq Cl NH aq HCl aq NH m r m r m r m r m r m r 水水水
[答案：-92.5kJ·mol -1]
习题18 试计算在20 ℃及标准压力下，1mol 液态水蒸发成水蒸气的气化焓。

已知100 ℃ 焓及及标准压力下液态水蒸发成水蒸气的气化焓为2259J·g -1，在此温度区间内，水和水蒸气的平均摩尔等压热容分别为75.3 J·K -1·mol -1和 33.2 J·K -1·mol -1。

[答案：43.8kJ·mol -1]
习题19 某工厂中生产氯气的方法如下:将比例为1:2的18℃的氧气和氯化氢混合物连续地通过一个386℃的催化塔。

如果气体混合物通得很慢,在塔中几乎可达成平衡,即有80%的HCl 转化成Cl 2和H 2O(g)。

试求算欲使催化塔温度保持不变，则每通过1molHCl 时，需从系统取出多少热？
[答案：约7kJ]。