熱力學第一定律 天津大學物理化學第五版 部分習題答.pdf

習題 2 1 習題 2 2 習題 2 3 習題 2 4 習題 2 5 途徑 a 途徑 b W p V2 V1 nR T 8 314 J W p V l V g pV g RT 8 314 273 15 100 3 102 kJ W p2V2 H2 O2 g p1V1 H2O l p2V2 g X nBRT 1 0 5 8 314 273 15 25 3 718 kJ U Qb Wb Qa Wa 2 078 4 157 2 079 kJ Wb U Qb 2 079 0 692 1 387 kJ 5mol T0 25oC P 200kPa V0 5mol T1 28 57oC P1 100kPa V 5mol T2 p 200kPa V 絕熱膨脹 恒容加熱 5mol T0 25oC P 200kPa V0 5mol T2 P 200kPa V 恒壓加熱 習題 2 6 習題 2 7 1 2 習題 2 8 習題 2 9 U Qb Wb Qa Wa 25 42 5 57 19 85 kJ Wb p V p nRT 1 p1 nRT0 p0 nRp T 1 p1 T0 p0 5 8 314 200 103 244 58 100 103 298 25 200 103 7 940 kJ Wb U Qb 19 85 7 940 27 79 kJ H U pV H U pV H U pV nRT nR T 4 8 314 20 665 1 J H U pV pV V p H V p 18 02 10 3 997 04 100 103 1 8 J H V p 18 02 10 3 997 04 106 100 103 16 3 J U Q W nCV m T W 0 U Q nCV m T 5 1 5 8 314 50 3 118 kJ H nCp m T n CV m R 5 2 5 8 314 50 5 196 kJ U Q W nCV m T 5 2 5 8 314 50 5 196 kJ W p V nR T 5 8 314 50 2 079 kJ H Q U W 5 196 2 079 7 275 kJ 習題 2 10 習題 2 11 習題 2 12 p0V0 p2V2 T0 T2 U 0 H 0 W pe V 200 103 25 50 10 3 5 00 kJ U Q W 0 Q W 5 00 kJ U nCV m T 1 20 92 97 27 1 464 kJ W p1 V p1 RT 2 p2 RT0 p0 2 497 kJ p1 p2 T0 T2 250 00 103 300 15 370 15 202 7 kPa U Q W Q U W 1 033 kJ H nCp m T n CV m R T 1 29 23 97 27 2 046 kJ Cp m RT2 T1 Cp mdT T2 T1 R800 300 26 75 42 258 10 3T 14 25 10 6T2 dT 800 300 26 75T 1 242 258 10 3T2 1 314 25 10 6T3 800 300 500 45 38 J mol 1 K 1 H nCp m T 103 44 01 45 38 500 515 6 kJ 習題 2 15 恒容絕熱過程 習題 2 16 把水煤氣和水看作一個系統(tǒng) 則此系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換 Q 0 習題 2 17 等壓絕熱過程 U QV n Ar g CV m Ar g T Ar g n Cu s CV m Cu s T Cu s 0 T Ar g T T Cu s T 150 T n Cu s CV m Cu s T Cu s n Ar g CV m Ar g n Cu s CV m Cu s 74 23 oC H n Ar g Cp m Ar g T Ar g n Cu s Cp m Cu s T Cu s 2 47 kJ CV m Ar g Cp m Ar g R CV m Cu s Cp m Cu s n CO n H2 300 103 M CO M H2 9990 mol Q n CO g ZT2 T1 Cp m CO g dT n H2 g ZT2 T1 Cp m H2 g dT m H2O l Cp H2O l T H2O l 0 m H2O l n CO g RT2 T1 Cp m CO g dT n H2 g RT2 T1 Cp m H2 g dT Cp H2O l T H2O l 2863 8 kg U X UB X yBnCV m B T 3 3 2R T 2 5 2R T 19 2 R T2 T1 H X HB X yBnCp m B T U pV U nR T 29 2 R T 8 315 kJ W p2 V p2 V2 V1 nRT2 p2 p1 nRT1 5 2RT1 5RT2 U Q W W T2 24 29T1 331 0 K U Q W W 19 2 R T 5 448 kJ 習題 2 18 恒壓絕熱過程 習題 2 20 可逆相變 習題 2 21 1 2 Qp H X HB X nBCp m B T B 0 nACp m A T A nBCp m B T B 0 2 5 2R T T1 A 5 7 2R T T1 B 0 T 350 9 K W U X UB X nBCV m B T B 369 2 J Qp H n vapHm 103 18 02 40 668 2257 kJ W peV nRT 172 2 kJ U W Q 2085 kJ Qp H n vapHm 103 18 02 40 668 2257 kJ W peV nRT 172 2 kJ U W Q 2085 kJ W 0 H 2257 kJ QV U H pV 2085 kJ 習題 2 22 習題 2 23 1 2 H H1 H2 0 n vapHm nCp m H2O l T H2O l mCp M s T M s 3 91 18 02 40 668 103 3 91 18 02 75 32 97 6 100 212 Cp M s 97 6 15 Cp M s 506 2 J kg 1 K 1 Qp H H1 H2 0 mlCp l Tl msCp s Ts mx s fush T2 0 oC Tl T2 Tl 1 0 50 50 oC Ts T2 Ts 1 0 20 20 oC mx s 531 65 g m2 s ms mx s 800 531 65 268 35 g m2 l mx s ml 531 65 1000 1531 65 g H H1 H2 習題 2 24 看作恒壓過程 始態(tài) l T 20oC p 1 003MPa 末態(tài) g T 180oC p 1 003MPa H 是只是溫度的函數(shù) 有 習題 2 25 H H1 vapH H2 nCp l Tl n vapHm n ZT3 T2 Cp m H2O g dT 2 746 MJ H vapH H1 H2 H H1 fusH m H2 Cp m l Tl fusH m Cp m s Ts 5 621 kJ mol 1 H H1 H2 fusH m 習題 2 26 習題 2 27 習題 2 31 求 HCOOCH3的標準摩爾生成焓 7 2 5 2 4 6 H H1 vapH m H2 Cp m H2O l Tl vapH m Cp m H2O g Tg 43 82 kJ mol 1 MC10H8 128 17 dnB B 10 128 17 1 0 07802 mol CU m QV 401 727 0 07802 5 149 MJ mol 1 CH m Qp QV X BRT CU m X BRT 5 154 MJ mol 1 rH m X B fH m B 1 628 kJ mol 1 H vapH m H1 H2 習題 2 33 習題 2 34 假定為絕熱狀態(tài) 有 H H1 rH m H1 0 n CH4 g Cp m CH4 g T1 n O2 g Cp m O2 g T1 3Cp m O2 g T1 n N2 g Cp m N2 g T1 rH m n CO2 g Cp m CO2 g T2 n H2O g Cp m H2O g T2 Cp m O2 g T2 n N2 g Cp m N2 g T2 rH m X B fH m B 802 34 kJ mol 1 T1 T1 T T2 T2 T1 T 8 8 54 K 535 4 oC H 0 rH m H1 H2 rH m T rH m T0 ZT T0 rCp mdT rCp m X BCp m 63 87 69 26 10 3T 17 84 10 6T2 rH m T0 X B fH m 206 1 kJ mol 1 rH m T rH m T0 ZT T0 rCp mdT 190 0 103 63 87T 34 63 10 3T2 5 947 10 6T3 rH m T 1000K 225 2 kJ mol 1 習題 2 38 1 2 3 W3 0 kJ 4 絕熱可逆壓縮 5 列出方程式 習題 2 40 絕熱可逆 恒溫可逆 W1 RT ln V2 V1 4 034 kJ V1 RT p1 0 01455 m3 V2 RT p2 0 05820 m3 W2 p2 V2 V1 2 182 kJ Cp m CV m 7 2R 5 2R 1 4 T2 T1 p 1 p2 1