物理化学作业纸答案
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物理化学作业
读书报告
摘要：通过阅读参考书籍，了解了水处理工艺中的混凝和沉淀理论。应用胶体双电层理论
分析了混凝剂的作用原理。总结了理想沉淀池和浅池沉淀理论要点，分析了斜板（管）沉淀池的设计原理。通过比较不同形式的沉淀池，总结了平流式，辐流式，竖流式，旋流式，斜板（管）沉淀的池的优缺点，适用条件及设计参数。
关键词：混凝；沉淀；胶体
一、混凝
1.胶体双电子层理论
胶体由胶核、密实层及扩散层所组成，故称为双电层结构。由于胶核带负电荷（其表面电位ф称为总电位或表面电位或热力学电位），故在其表面将吸附并控制一层较密实且排列整齐的正电荷离子（该层表面称为滑动面，ф =0，其电位称为电位）组成胶粒，与其外的扩散层（被热运动扰乱其排列）中的正
电荷共同形成电性中和并组成胶团。扩散层外边缘的电位为零。
滑动面上的电位决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。 2.混凝机理
混凝剂对水中胶体颗粒的混凝作用有三种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。根据DLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相撞聚集，必须降低或消除排斥能峰。吸引势能与胶粒电荷无关，它主要取决于构成胶体的物质种类、尺寸和密度。对于一定水质，胶粒的这些特性是不变的。因此，
物理化学作业及答案
物理化学
班级：10冶金本
姓名：
一、填空
1、物理量Q(热量)、T(热力学温度)、V(系统体积)、W(功)，其中属于状态函数的是__________，与过程有关的量是___________________。（T、V， Q、W） 2、在T(热力学温度)、V(系统体积)中，属于广度量的是_______，属于强度量的是_______。（V，T） 3、物质的体涨系数和压缩系数定义如下：??想气体的α=___，k =_____。(
1T1?V1?V()P ；k??()TV?TV?P ，则理
,
1P)
。（热温商）
4、系统在可逆过程中的熵增量等于
5、在隔离系统中进行的可逆过程ΔS______，进行不可逆过程______。(=0， >0) 6、纯物质完美晶体在 时熵值为零。 （0K）
7、H2和O2以2 ? 1的比例在绝热钢瓶中反应生成水，则?U __0。（=） 8、熵是系统_________ 的量度。（无序度）
9、在隔离系统中，实际发生的过程的方向总是从_________到________。(有序、无序)
10、若反应开始时无产物存在，两反应物的初始摩尔比等于____________比，则
物理化学答案
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)???
物理化学答案
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=
物理化学答案
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)
物理化学上册作业习题答案
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
1-5 两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 n?n1,i?n2,i?2piV/(RTi)
pf?VV????R?T1,fT2,f?pfV???R??T2,f?T1,f??TT?1,f2,f?? ??终态（f）时 n?n1,f?n2,f?2pi?T1,fT2,f??????T?T?T?i?1,f2,f?? 2?101.325?373.15?273.15 ??117.00kPa273.15(373.15?273.15)
1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设A为乙烷，B为丁烷。
T1,fT
物理化学上册作业习题答案
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
1-5 两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 n?n1,i?n2,i?2piV/(RTi)
pf?VV????R?T1,fT2,f?pfV???R??T2,f?T1,f??TT?1,f2,f?? ??终态（f）时 n?n1,f?n2,f?2pi?T1,fT2,f??????T?T?T?i?1,f2,f?? 2?101.325?373.15?273.15 ??117.00kPa273.15(373.15?273.15)
1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设A为乙烷，B为丁烷。
T1,fT
物理化学上册作业习题答案
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
1-5 两个体积均为V的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 n?n1,i?n2,i?2piV/(RTi)
pf?VV????R?T1,fT2,f?pfV???R??T2,f?T1,f??TT?1,f2,f?? ??终态（f）时 n?n1,f?n2,f?2pi?T1,fT2,f??????T?T?T?i?1,f2,f?? 2?101.325?373.15?273.15 ??117.00kPa273.15(373.15?273.15)
1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设A为乙烷，B为丁烷。
T1,fT
冶金物理化学答案
一、解释下列概念（每题5分，共20分）
1、扩散脱氧：在炼钢过程中，根据分配定律钢液中的[O]向熔渣中扩散，而与加入渣相中的脱氧元素进行的脱氧反应称为扩散脱氧。
2、炉渣：炉渣是火法冶金中以氧化物为主要成分形成的多组分熔体，是金属提炼和精炼过程中除金属熔体以外的另一产物。
3、硫容量：炉渣容纳或溶解硫的能力，即CS?(%S)?(PO2/PS2)1/2。
4、偏摩尔量：在恒温、恒压及其他组分的物质的量保持不变的条件下，溶液的广度性质X（X代表U、H、V、S、G）对其组分摩尔量的偏微商值。
二、简答题（共60分）
1、简述热力学计算中活度标准态之间的转换关系。
答：（1）纯物质标准态活度与假想纯物质标准态活度之间的转换：
aB[R]aB[H]?pB/pBpB/KH(x)*?KH(x)p*B?rB0故aB[R]?rBaB[H]
0（2）纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：
aB[R]aB[%]?pB/pBpB/KH(%)*?KH(%)pB*?MAB100M?KH(x)pB*?MAB100M?rB
0（3）假想纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：
aB[H]aB[%]?pB/KH(x)pB/KH(%)?KH(%)KH