物理化学计算题答案大学

第一章

例4 在100℃，p?下，1mol水(1)可逆蒸发， (2)向真空蒸发为蒸气。已知 ?vapHm? = 40.7 kJ?mol-1, 假设蒸气为理想气体，液体水的体积可忽略不计，求Q, W, ?U, ?H。 解：

(1) ?H = Qp = 40.7kJ

W = -p? ?V = -p?Vg=- RT = -3.1kJ ?U = Q-W =(40.7-3.1)kJ = 37.6kJ

(2) 始终态同(1) 故?H = 40.7kJ ?U = 37.6kJ 向真空蒸发W = 0 Q = ?U = 37.6kJ

例5 将100g,40℃水和100g, 0℃的冰在杜瓦瓶中(恒压，绝热)混合，求平衡后的状态，及此过程的?H。已知冰的熔化热 =335J?g-1 ,Cp(水)= 4.18 J?K-1?g-1 解：设水和冰为系统。因恒压，绝热 所以?H = Qp = 0

又 ?H =?H(水) + ?H(冰) = 0 设终态温度为T

?H =?H(水) + ?H(冰)

例1-1 在25℃ 时，2mol气体的体积为15dm3，在等温下此气体：（1）反抗外压为105 Pa，膨胀到体积为50dm3；（2）可逆膨胀到体积为50dm3。试计算各膨胀过程的功。 解（1）等温反抗恒外压的不可逆膨胀过程

W??pe(V2?V1)???105?10?3?(50?15)?J??3500J

(2)等温可逆膨胀过程

W???pdV??nRTlnV1V2V2???2?8.314?298.2ln(5015)?J??5970J V1

例1-2 在等温100℃时，1mol理想气体分别经历下列四个过程，从始态体积V1=25dm3变化到体积V2=100dm3：（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态；（3）先在外压恒定的气体体积50dm3时的气体平衡压力下膨胀至中间态，然后再在外压恒定的气体体积等于100dm3时的气体平衡压力下膨胀至终态；（4）等温可逆膨胀。试计算上述各过程的功。

解 (1) 向真空膨胀 pe=0 ，所以 W1?0

(2) 在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态

pe?nRT?1?8.314?(100?273.15)????kPa?31.02kPa V100??W2??pe(V2?V1)???

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

第一章 气体的pVT关系

1-1物质的体膨胀系数?V与等温压缩系数?T的定义如下：

?V?1??V?1??V ?T????? V??T?pV???p? ?? ?T试导出理想气体的?V、?T与压力、温度的关系？

解：对于理想气体，pV=nRT

?V?1??V?1??(nRT/p)?1nR1V???T?1 ? ??????V??T?pV??T?pVpVT1??V?V???p?1??(nRT/p)?1nRT1V????? ??2???p?1 ???V??pVp?T?TVp3

?T??1-2 气柜内有121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m，若以每小时90kg的流量输往使

用车间，试问贮存的气体能用多少小时？

解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为

pV121.6?103?300n???14618.623mol

RT8.314?300.1590?10390?103每小时90kg的流量折合p摩尔数为 v???1441.153mol?h?1

MC2H3Cl62.45n/v=

第一章

试导出理想气体的

、

习题解答

1.1 物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：

与压力、温度的关系

解：对于理想气体： PV=nRT , V= nRT/P

求偏导：

1.2 气柜储存有121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？

解：将氯乙烯(Mw=62.5g/mol)看成理想气体： PV=nRT , n= PV/RT n=121600?300/8.314?300.13 (mol)=14618.6mol m=14618.6?62.5/1000(kg)=913.66 kg t=972.138/90(hr)=10.15hr

1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？

解：将甲烷(Mw=16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw

甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT

=101.325?16/8.314?273.15(kg/m3)

中南大学物理化学答案

【篇一：中南大学物理化学考试试卷-2013】

012 -- 2013 学年 二 学期时间100分钟 物理化学Ⅱ-2 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 化工、制药、应化、矿物、粉体、材化、无机、资生高工、材料高工、粉冶高工、化学高工、材料中澳、化学中澳11级总分： 100 分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上！ 一、单选题（每题2分，共20分）

1、化学反应的反应级数是一宏观概念、实验的结果，其值（）。 a. 只能是正整数； b. 一定是大于1的正整数； c. 可为任意值； d. 一定是小于1的负数。

?k1?2、某复杂反应的表观速率常数k与各基元反应的速率常数之间的关系为 k ? k 2 ?? ，那?k??3?

么表观活化能 e a 与各基元反应的活化能 e 及 e a ,3 之间的关系为（ ）。 a,1,ea,2

?ea,3??ea,1??? ? b. ea?ea,2?a. e a ? a , e2?e??ea,??a,1??3?

c. e? e ? e ? e ;d. eaa,2a,1

在某电导池中先后充以浓度均为0.001mol·dm-3的HCl,NaCl和NaNO3溶液，分别测得电阻为468Ω，1580Ω和1650Ω。已知NaNO3溶液的摩尔电导率为Λm(NaNO3)=1.21×10-2S·m2·mol-1，设这些都是强电解质，其摩尔电导率不随浓度而变。试计算：(1) 浓度为0.001mol·dm-3的NaNO3溶液的电导率； (2) 该电导池的常数Kcell；

(3) 此电导池如充以浓度为0.001mol·dm-3的HNO3溶液时的电阻及该HNO3溶液的摩尔电导率。

解：（1）kNaNO??m,NaNO?cNaNO?1.21?10?2S?m2?mol?1?0.01?103mol?m?3?0.0121 S?m?1 （2分）

333（2）KCell?kNaNORNaNO?1.21?10?2S?m?1?1650 ??19.97m?1 （2分）

33（3）?m,HNO??m,HCl??m,NaNO??m,NaCl??0.0427?0.0121?0.0126?S?m?1?0.0422S?m?1 （2分）

33KCell19.97m?1kHCl???0.0427S?m?1

在某电导池中先后充以浓度均为0.001mol·dm-3的HCl,NaCl和NaNO3溶液，分别测得电阻为468Ω，1580Ω和1650Ω。已知NaNO3溶液的摩尔电导率为Λm(NaNO3)=1.21×10-2S·m2·mol-1，设这些都是强电解质，其摩尔电导率不随浓度而变。试计算：(1) 浓度为0.001mol·dm-3的NaNO3溶液的电导率； (2) 该电导池的常数Kcell；

(3) 此电导池如充以浓度为0.001mol·dm-3的HNO3溶液时的电阻及该HNO3溶液的摩尔电导率。

解：（1）kNaNO??m,NaNO?cNaNO?1.21?10?2S?m2?mol?1?0.01?103mol?m?3?0.0121 S?m?1 （2分）

333（2）KCell?kNaNORNaNO?1.21?10?2S?m?1?1650 ??19.97m?1 （2分）

33（3）?m,HNO??m,HCl??m,NaNO??m,NaCl??0.0427?0.0121?0.0126?S?m?1?0.0422S?m?1 （2分）

33KCell19.97m?1kHCl???0.0427S?m?1

大学物理计算题

1．一质点沿半径为R的圆周运动，运动学方程为s?v0t?1bt2，

2其中v0、b都是常数，求: (1) 在时刻t，质点的加速度a； (2) 在何时刻加速度的大小等于b；

(3)到加速度大小等于b时质点沿圆周运行的圈数。 1．解：(1)由用自然坐标表示的运动学方程可得

dsv??v0?bt dt

a??d2sdt22??b

故有 aa(2)令a???(v0?bt)2?2???b?b R??2

?(v0?bt)2?2???b?b R??v0?bt?0

解得 即t?v0b

t?v0b

时，加速度大小为b。

22(3)

vv1?v??s?s(t)?s(0)?v00?b?0??0b2?2b?2b

运行的圈数为

v?sn??02?R4?Rb2

2、一质点运动学方程为x?t2，y?(t?1)2，其中x,y以m为单位，t以s为单位。 （1）质点的速度何时取极小值？（2）试求当速度大小等于10m/s时，质点的位置坐标（3）试求时刻t质点的切向和法向加速度的大小。

解：（1）t时刻质点的速度为 速度大小为 v=

=

dx?2t；dt

dyVy??2(t?1)dt

第3大题： 计算题( 分)

3.1 (10分)如图所示，一个劲度系数为k的轻弹簧与一轻柔绳相连接，该绳跨过一半径为R，转动惯量为I的定滑轮，绳的另一端悬挂一质量为m的物体。开始时，弹簧无伸长，物体由静止释放。滑轮与轴之间的摩擦可以忽略不计。当物体下落h时，试求物体的速度v？

Mg-T1=ma (T1-T2)R=Iβ T2-kx=0 a=βR 联立解得a=(mg-kx)/(m+I/R2)

?vvdv1h0?(mg?kx)d

m?I?0R2解得v=genhao (2mgh-kh2)/ (m+I/R2) 3.2 (10分)一皮带传动装置如图所示，

A,B两轮上套有传动皮带。外力矩M作用

在A轮上，驱使其转动，并通过传动皮带带动B轮转动。A,B两轮皆可视为质量均匀分布的圆盘，其质量分别为m1和m2，半径分别为R1和R2。设皮带在轮上不打滑，并略去转轴与轮之间的摩擦。试求A,B两轮的角加速度?1和?2。解

M?(T1?T2)R1?12mR211?1 （1）……………………….2分 (T1?T12)R2?2m22R2?2 （2）………………

第3大题： 计算题( 分)

3.1 (10分)如图所示，一个劲度系数为k的轻弹簧与一轻柔绳相连接，该绳跨过一半径为R，转动惯量为I的定滑轮，绳的另一端悬挂一质量为m的物体。开始时，弹簧无伸长，物体由静止释放。滑轮与轴之间的摩擦可以忽略不计。当物体下落h时，试求物体的速度v？

Mg-T1=ma (T1-T2)R=Iβ T2-kx=0 a=βR 联立解得a=(mg-kx)/(m+I/R2)

?vvdv1h0?(mg?kx)d

m?I?0R2解得v=genhao (2mgh-kh2)/ (m+I/R2) 3.2 (10分)一皮带传动装置如图所示，

A,B两轮上套有传动皮带。外力矩M作用

在A轮上，驱使其转动，并通过传动皮带带动B轮转动。A,B两轮皆可视为质量均匀分布的圆盘，其质量分别为m1和m2，半径分别为R1和R2。设皮带在轮上不打滑，并略去转轴与轮之间的摩擦。试求A,B两轮的角加速度?1和?2。解

M?(T1?T2)R1?12mR211?1 （1）……………………….2分 (T1?T12)R2?2m22R2?2 （2）………………