物理化学第一章 习题及答案(5)

2025-08-08

15、(1)△U=0,Q<0,W<0(电炉丝状态未变);

(2)△U>0,Q=0,W<0(绝热); (3)△U=0,Q=0,W=0(孤立体系)。 16、(1)△U=0,Q=0,W=0(绝热向真空膨胀);

(2)△U=0,Q=0,W=0(孤立系统)

17、这一结论不对,因为(1)等温过程△U=0,只适用于理想气体的简单状态变化,不能用于

相变过程。(2)在可逆相变过程中,△Um=△vapHm-RT,Qp=QP??CPdT?0也不适用于相变过程。△vapHm

18、绝热可逆压缩过程所需用的功大。因为绝热可逆压缩时,所得的功全部变成系统的内能,

温度升高,而等温过程的温度不变,当达到相同的终态体积时,绝热可逆过程的终态压力比等温可逆压缩过程的终态压力大,所以绝热可逆压缩过程所需的功大。同理在膨胀时,等温可逆膨胀过程作的功大。

五、判断题 1 × 六、证明题 1、证明: 由热容及焓的定义:

Cp-CV=(?H/?T)p-(?U/?T)V

=(?U/?T)p+p(?V/?T)p-(?U/?T)V (1) 若将内能看成V和T的函数,则: dU=(?U/?V)TdV-(?U/?T)VdT

(?U/?T)p=(?U/?V)T(?V/?T)p+(?U/?T)V (2) 将(1)、(2)两式结合得:

Cp-CV=〔(?U/?V)T-p〕(?V/?T)p 2、证明:

2 √ 3 × 4 × 5 × 6 √ 7 √ 8 √ W=

=

?V2V1pdV

K?V2V1V?dV

21

=KV?1??2?V1??1??1? =1KV1??1??1???2?KV1? =p2V2-p1V11-? =

p1V1-p2V2??1

3、证明: 设U=f(p,V)

∵dU=(?U/?p)Vdp+(?U/?V)pdV

∴(?U/?V)T=(?U/?V)p+(?U/?p)V(?p/?V)T (?U/?p)T=(?U/?p)V+(?U/?V)p(?V/?p)T 若设 (?U/?V)T=0,则由(1)得: (?U/?V)p=-(?U/?p)V(?p/?V)T 代入(2)式得

(?U/?p)T=(?U/?p)V-(?U/?p)V=0 4、证明:

将第一定律用于绝热过程

-δW=dU -pdV=nCV,mdT

对于理想气体绝热可逆过程,上式可写为: ?dVV?CV,mdTRT?dT??-1?T

将上式从始态到终态积分,整理得:

γ

1V1=T2V2 5、证明: 由dH=TdS+VdP得

????H???P???T????S???P???V??T????V??T??V

TT??P理想气体有PV=nRT, ??V?nR????T??? PP22

(1) (2) ??H??nR?????T???P?P??V?0

?T???故H=f(T) 6、证明:

(1)由U=H-PV,得 dU=dH-pdV-Vdp

在恒压下以dT除以上式得:

??U???H???V???V???????P?C?P???P??T??T??T??T?

?P??P?P?P???(2)由H=U+PV得: dH=dU+pdV+Vdp

在恒容下以dT除上式得:

??H???U???P???P???????V?C?V???V??T??T??T??T?

?V??T???V??V(3)由U=H-Pv dU=dH-pdV-Vdp

在恒压下以dV除上式得:

??U???H???H???T???T????????P??P?C????P??V??V??T??V??V??P

?P??P?P??P?P???7、证明:

(1)设U=f(T、V),微分得:

??U???U??dU??dV????V??T?dT ?T?V??在恒容下以dp除上式得:

??U???U???T???T??????C???V???P??T??P??P?

???????Vvv?v(2)设H=f(T、P),微分得:

??H???H??dH??dT????T??P?dP ?P?T??23

在恒容下以dT除以上式得:

??H???H???H???P???H???P?????????C?????P??T??T??P??T??P????T?

??????V????VPT?VT???U????H?pV??CP?CV?CP???C??P?? ??T?T(3)?V?V????H???P???CP???V???T??T? ????VV将题(2)中的结论代入上式有:

???H???P????P???CP?CV?CP??CP???V? ????T???P???T????T?V?V??????H????P???V??????

?P?T????VT??8、证明:

(1)对理想气体,它的内能仅是温度的函数,即?????U??????U????CV??????????????0 ?V?V?T?T?V??V?T???T?V??T???U???0因此有: ??V?T(2)对理想气体,它的焓只是温度的函数,即?????H??????H????CP??????????????0 ??P?T??P??T?P?T??T??P?T?P??H???0因此有: ?P??T9、证明: (1)U=H-PV

??U???H???V???V???????P???CP?p?? ??T?P??T?P??T?P??T?P(2)U=H-PV

??U???H???H???T???T???????P??????P?CP???P ?V?V?V?V?V??P??P??P??P??P10、证明: (1)令U=f(T,V)

24

??V???U???U?dU???dT???dV?CVdT???dV

?T?V?V??V??T??T又dH?dU?d(pV) 所以dH?CVdT????U??dV?d(pV) ??V?T等式两边同除以(dT)P:

??H???U???V???V????CV??????p?? ?T?V?T?T??P??T??P??P即CP?CV??????U????V???P??? ?V?T????PT????H???U??,CV???,得: ??T?P??T?V(2)同(1)法,或者根据CP????H???U?CP?CV??????

?T?T??P??V??H????H???P??????????V??? ??T?P???T?V??T?V?令H=f(T,P)

??H???T?dH???dT???dP

?T?P??P??T两边同除以(dT)V,再整理得:

??H???H???H???P????????????,代入CP-CV式: ??T?P??T?V??P?T??T?V???H????P?CP?CV??V??????

?P?T??T???V?

七、计算题 1、解:

Pb+1/2O2→PbO △rHm=-219.5kJ·mol

∑νBCp,m(B)=6.41J·K·mol

△rHm(T2)=△rHm(T1)+∑νBCp,m(B)(T2-T1) =-218.3kJ·mol 2、解: 由焓的定义知

ΔH=H2-H1=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)

-1

?

?

-1

-1

?

-1

25


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