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第一章 热力学第一定律

1、10mol氧在压力为101kPa下等压加热,使体积自1000dm3膨胀到2000dm3,设其为理想气体,求系统对外所做的功易博网。

解:W= 乐动体育开户peΔV= 乐动体育开户10131033(2000乐动体育开户1000) 310乐动体育开户3 = 乐动体育开户1013103(J) 即系统对外做功1013103J

2、在一绝热箱中装有水,接联电阻丝,由蓄电池供应电流,试问在下列情况下,Q、W及ΔU的值时大于零,小于零,还是等于零? 系统 电池 电阻丝* 水 水+电阻丝 电池+电阻丝 环境 水+电阻丝 水+电池 电池+电阻丝 电池 水 解: Q=0,W<0, W=0,Q<0, Q>0,W≈0, W>0,Q=0, W=0,Q<0, ΔU<0 ΔU>0(≈0) ΔU>0 ΔU>0 ΔU<0 (有*者表示通电后,电阻丝及水温皆升高,假定电池放电时无热效应)

3、10mol的气体(设为理想气体),压力为1013104 Pa,温度为27℃,分别求出下列过程的功:

(1)反抗恒外压1013103等温膨胀到气体的压力也为1013103明升体育。 (2)等温可逆膨胀到气体的压力为1013103Papptv足球直播。 解:(1) W= 乐动体育开户peΔV

= 乐动体育开户101310331038.31433003(1101?103?1乐动体育开户3

101?104) 310 = 乐动体育开户22.45(kJ)

(2)W=nRTlnp32p=1038.3143300310乐动体育开户3ln101?10101?104=乐动体育开户57.43(kJ)

1

4、在101kPa下,气体由10.0dm3膨胀到16.0dm3,吸收了1255J的热,求ΔU、ΔH、W博狗奖金bogou.net。 解:W= 乐动体育开户peΔV= 乐动体育开户10131033(16乐动体育开户10) 310乐动体育开户3 = 乐动体育开户606(J)

ΔH=Qp=1255J

ΔU=Q+W=1255乐动体育开户606=649(J)

5、2.00mol的水蒸气在100℃、101325Pa下变为水,求Q、W、ΔU及ΔH皇冠体育app。已知水的气化热为2258J/g优博在线娱乐。

解:Q=Qp=ΔH= 乐动体育开户nΔvapHm= 乐动体育开户232258318310乐动体育开户3 = 乐动体育开户81.29(kJ)

W= 乐动体育开户peΔV= peVg= nRT= 238.3143373310乐动体育开户3=6.20(kJ) ΔU=Q+W= 乐动体育开户81.29+6.20= 乐动体育开户75.09(kJ) 6、1.00mol冰在0℃、101325Pa下变为水,求Q、W、ΔU及ΔH杏彩登陆。已知冰的熔化热为335J/g疯狂比分网。冰与水的密度分别为0.917及1.00g/cm乐动体育开户3足球竞猜怎么买。

解:Q=Qp=ΔH= nΔfusHm=13335318310乐动体育开户3=6.03(kJ) W= 乐动体育开户peΔV= 乐动体育开户1013253(

181?180.917)310乐动体育开户6=0.165(J) ΔU=Q+W=6.03+0.000165=6.03(kJ)

7、某热处理车间室温为25℃,每小时处理400kg链轨节(碳钢),淬火温度为850℃,假定炉子热损失量是加热链节热量的30%,问电炉每小时耗电量多少?已知碳钢的Cp=0.5523J/g. 解:Q=400310330.55233(850乐动体育开户25)3(1+30%)310乐动体育开户3=236937(kJ)=236937/3600=65.82(kWh)

8、将1000g铜从25℃加热到1200℃,需供给多少热量?已知铜的熔点为1083℃,熔化热为13560J/mol,Cp(l)=31.40 J2mol乐动体育开户12K乐动体育开户1,Cp(s)=24.48J2mol乐动体育开户12K乐动体育开户1威廉希尔中文网站。 解:Q1000p=

63.54324.483(1083乐动体育开户25)+1000100063.54 313560+ 63.54331.403(1200乐动体育开户1083) =407615+213409+57819=678843(J)=678.8kJ

9、求55.85kg的α乐动体育开户Fe从298K升温到1000K所吸收的热你好幸运28论坛。

(1) 按平均热溶计算,Cp,m=30.30Jmol乐动体育开户1K乐动体育开户1; (2) 按Cp,m=a+bT计算(查本书附录)

(1)Q=55.85?103解:p55.85330.303(1000乐动体育开户298) 310乐动体育开户3=21271(kJ)

(2)Fe的Cp,m=14.10+29.71310乐动体育开户3T

Q55.85?1031000 p=55.853?(14.10?29.71?10?3)dT

298=55.85?103853[14.103(1000乐动体育开户298) +29.71310乐动体育开户33(10002乐动体育开户298255.2)]

=9898200+134乐动体育开户535817=23434017(J)=23434(kJ)

10、1.00mol(单原子分子)理想气体,由10.1kPa、300K按下列两种不同的途径压缩到25.3kPa、300K,试计算并比较两途径的Q、W、ΔU及ΔH球皇体育直播。 (1)等压冷却,然后经过等容加热;

(2)等容加热,然后经过等压冷却皇冠比分官网。 解:Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R (1)

10.1kPa、300K 10.1kPa、119.8 25.3kPa、300K 0.2470m3 0.09858 m3 0.09858 m3 Q=Q1+Q2=1.0032.5R3(119.8乐动体育开户300)+ 1.0031.5R3(300乐动体育开户119.8)=乐动体育开户3745+2247=乐动体育开户1499(J) W=W1+W2= 乐动体育开户10.131033(0.09858乐动体育开户0.2470)+0=1499(J) ΔU=Q+W=0

ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.330.09858乐动体育开户10.130.2470=0 (2)

10.1kPa、300K 25.3kPa、751.6 25.3kPa、300K 0.2470m3 0.2470m3 0.09858 m3 Q=Q1+Q2=1.0031.5R3(751.6乐动体育开户300)+ 1.0032.5R3(300乐动体育开户751.6)=5632乐动体育开户9387=乐动体育开户3755(J) W=W1+W2=0乐动体育开户25.331033(0.09858乐动体育开户0.2470) =3755(J)

ΔU=Q+W=0

ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.330.09858乐动体育开户10.130.2470=0

计算结果表明,Q、W与途径有关,而ΔU、ΔH与途径无关杏彩登陆。

11、20.0mol氧在101kPa时,等压加热,使体积由1000dm3膨胀至2000dm3皇冠体育投注开户。设氧为理想气体,其热容Cp,m=29.3J2mol乐动体育开户12K乐动体育开户1,求ΔU及ΔH足彩比分。 解:T1=607.4K,T2=1214.8K

Q=20329.33(1214.8乐动体育开户607.4)=355936(J)=356kJ

W= 乐动体育开户10131033(2乐动体育开户1)= 乐动体育开户1013103(J)= 乐动体育开户101kJ ΔU=Q+W=356乐动体育开户101=255(kJ) ΔH=Qp=Q=356kJ

12、有100g氮气,温度为0℃,压力为101kPa,分别进行下列过程:

(1) 等容加热到p=1.53101kPa多盈娱乐。

(2) 等压膨胀至体积等于原来的二倍cctv5高清直播源。 (3) 等温可逆膨胀至体积等于原来的二倍韦德娱乐手机版。

(4) 绝热反抗恒外压膨胀至压力等于原来的一半狗万滚球。 求各过程的Q、W、ΔU及ΔH现场直播足球。

解:V1=10038.3143273/101000/28=0.08026m3 (1)温度升高到409.5K

W=0;

Q=ΔU=

1002832.5R3(409.5乐动体育开户273)=10133(J) ΔH=1002833.5R3(409.5乐动体育开户273)=14186(J)

(2)温度升高到546K

W=乐动体育开户10100030.08026=乐动体育开户8106(J);

Q=ΔH=

1002833.5R3(546乐动体育开户273)=28372(J) ΔU=Q+W=28372乐动体育开户8106=20266(J) (3)ΔU=ΔH=0

W=乐动体育开户Q=乐动体育开户nRTln

V2100V= 乐动体育开户38.31432733128ln2= 乐动体育开户5619(J) (4)Q=0; W=ΔU, 即

乐动体育开户pe(V2乐动体育开户V1)=nCV,m(T2乐动体育开户T1)

乐动体育开户0.5pnRT1(

2nRT10.5p?)= nCV,m(T2乐动体育开户T1) 1p1乐动体育开户R(T2乐动体育开户0.5T1)= CV,m(T2乐动体育开户T1)

乐动体育开户8.3143(T2乐动体育开户0.53273)=2.538.3143(T2乐动体育开户273) T2=234(K) W=ΔU= nCV,m(T2乐动体育开户T1)=

1002832.538.3143(234乐动体育开户273)=乐动体育开户2895(J) ΔH= nCp,m(T2乐动体育开户T1001)=

2833.538.3143(234乐动体育开户273)=乐动体育开户4053(J) 13、在244K温度下,1.00mol单原子气体(1)从1.01MPa、244K等温可逆膨胀到505kPa,(2) 从1.01MPa、244K绝热可逆膨胀到505kPa,求两过程中的Q、W、ΔU及ΔH,并作p乐动体育开户V图表示上述气体所进行的两个过程狗万万博。 解:(1)ΔU=ΔH=0

W= 乐动体育开户Q= 乐动体育开户nRTln

p1p= 乐动体育开户138.31432443ln2= 乐动体育开户1406(J) 2(2)Q=0 ;γ=2.5R/1.5R=1.67

根据p1乐动体育开户γTγ=常数,得 10101乐动体育开户1澳门百家乐网。672441beplay。67=5051乐动体育开户1小776论坛。67T博乐门娱乐89168澳门官方。

2167 ,解得T2=183K W=ΔU= nCV,m(T2乐动体育开户T1)=1.538.3143(183乐动体育开户244)=乐动体育开户761(J) ΔH= nCp,m(T2乐动体育开户T1)=2.538.3143(183乐动体育开户244)=乐动体育开户1268(J)

14、在0~6×106Pa压力范围内,N2(g)的焦耳乐动体育开户汤姆逊系数可用下式表示:

?J?T?1.42?10?7K?Pa乐动体育开户1?(2.6?10?14K?Pa?1)p

当N2(g)从6×106Pa作节流膨胀至2.1×106Pa时,求温度的变化葡京赌场亚洲首选288x。 解:(?T)乐动体育开户1?pH??J?T?1.42?10?7K?Pa?(2.6?10?14K?Pa?1)p 即ΔT=

?p2p11.42?10?7?(2.6?10?14p)dp

=1.42310乐动体育开户7(p2乐动体育开户p1)乐动体育开户1.3310乐动体育开户14(p22乐动体育开户p21) = 1.42310乐动体育开户73(乐动体育开户3.9310乐动体育开户6)乐动体育开户1.3310乐动体育开户1438.131063(乐动体育开户3.93106) = 乐动体育开户0.143(K)

[?T??0.152K]

15、在101325Pa下,汞的沸点为630K,气化时吸热291.6kJ2kg乐动体育开户1凯旋门娱乐。求1.00mol汞在该温度、压力下气化过程Hg(l)=Hg(g)的W、Q、△U及△H吉祥游戏。设汞蒸气在此温度下为理想气体,液体汞的体积可忽略,汞的相对原子质量为200.6g2mol乐动体育开户1篮球直播网。 解:△H=Q=130.20063291.6=58.49(kJ)

W= 乐动体育开户pΔV= 乐动体育开户pVg=nRT= 乐动体育开户138.3143630310乐动体育开户3= 乐动体育开户5.24(kJ) △U =Q+W=58.49乐动体育开户5.24=53.25(kJ)

16、2.0mol单原子分子理想气体,依次经历了下列三个过程: (1)从0.1MPa、25℃等压加热至100℃;(2)等温可逆膨胀,体积增大一倍;(3)绝热可逆膨胀至35℃葡京官网。试求总过程的△U、△H、Q、Wuedbet。

解:第一步:△U =nCV,m(T2乐动体育开户T1)=231.5R3(100乐动体育开户25)=1871(J)

Q=△H =nCp,m(T2乐动体育开户T1)=232.5R3(100乐动体育开户25)=3118(J)

W= 乐动体育开户p△V= 乐动体育开户(pV2乐动体育开户pV1)= 乐动体育开户nR(T2乐动体育开户T1)= 乐动体育开户2R(100乐动体育开户25)= 乐动体育开户1247(J)

或 W=△U –Q=1871乐动体育开户3118= 乐动体育开户1247(J)

第二步:△U =△H =0

Q=乐动体育开户W=nRTln(V2/V1)=2R3373ln2=4299(J) 第三步:Q=0

W=△U =nCV,m(T2乐动体育开户T1)=231.5R3(35乐动体育开户100)= 乐动体育开户1621(J) Q=△H =nCV,m(T2乐动体育开户T1)=232.5R3(35乐动体育开户100)= 乐动体育开户2702(J)

总过程:△U =1871+0+(乐动体育开户1621)=250(J)

△H =3118+0+(乐动体育开户2702)=416(J) Q=3118+4229=7417(J)

W= 乐动体育开户1247+(乐动体育开户4229)+(乐动体育开户1621)= 乐动体育开户7167(J)

17、在101325Pa下,1.00mol的水从50℃变为127℃的水蒸气,求所吸收的热youtobe是什么。 解:Cp,m(l)=46.86+0.03T , Cp,m(g)=30+0.011T

373400ΔH=

46.86?0.03T)dT+2258318+T)dT

323?(373?(30?0.011 =46.86350+0.530.033(3732乐动体育开户3232) +2258318+30327+0.530.0113(4002乐动体育开户3732) =2343+522+40644+810+115=44434(J)

18、已知下列反应在600℃时的反应焓:

(1)3Fe2O3+CO==2Fe3O4+CO2; ΔrHm,1= 乐动体育开户6.3kJ/mol (2)Fe3O4+CO==3FeO+CO2; ΔrHm,2=22.6kJ/mol (3)FeO+CO==Fe+CO2; ΔrHm,3= 乐动体育开户13.9kJ/mol 求在相同温度下,下述反应的反应焓为多少? (4)Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2; ΔrHm,4=? 解:[(1)+23(2)+63(3)]/3=(4)

ΔrHm,4=(ΔrHm,1+23ΔrHm,2+63ΔrHm,3)/3=(乐动体育开户6.3+2322.6乐动体育开户6313.9)/3= 乐动体育开户14.83 (kJ/mol) 19、若知甲烷的标准摩尔燃烧焓为乐动体育开户8.903105 J/mol,氢的标准摩尔燃烧焓为乐动体育开户2.863105 J/mol,碳的标准摩尔燃烧焓为乐动体育开户3.933105 J/mol,试求甲烷的标准摩尔生成焓为多少bet356官网。 解:(1)CH4+2O2==CO2+2H2O; ΔrHm,1= 乐动体育开户8.903105 kJ/mol (2)H2+0.5O2==H2O; ΔrHm,2= 乐动体育开户2.863105kJ/mol (3)C+O2==CO2; ΔrHm,3= 乐动体育开户3.933105kJ/mol (4)C+2H2=CH4; ΔrHm,4=? [(3)+23(2)乐动体育开户(1)]=(4)

ΔrHm,4= 乐动体育开户3.933105乐动体育开户232.863105+8.903105= 乐动体育开户0.753105 (kJ/mol)

20、已知??cHm(C2H2,g,298K)=乐动体育开户1299.6 kJ/mol;??fHm(H2O,l)= 乐动体育开户285.85 kJ/mol

??fHm(CO2,g,298K)=乐动体育开户393.5 kJ/mol;试求??fHm(C2H2,g,298K)=? 解:(1) C2H2 + 2.5O2 = 2CO2 + H2O; ?H?m(1)=乐动体育开户1299.6 kJ/mol (2) H2 + 0.5 O2 = H2O(l); ?H?m(2)=乐动体育开户285.85 kJ/mol