物理化学第二版第二章答案详解

物理化学第二版习题答案

【篇一：物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生

版)】

ss=txt>二、概念题

1. 答：（d） 热力学能是状态的单值函数，其绝对值无法测量。 2. 答：（c）气体膨胀对外作功，热力学能下降。 3. 答：（b）大气对系统作功，热力学能升高。

4. 答：（a）过程（1）中，系统要对外作功，相变所吸的热较多。 5. 答：（a）对冰箱作的电功全转化为热了。

7. 答：（c）对于理想气体而言，内能仅仅是温度的单值函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度不变。

8. 答：（c）由气体状态方程pvm= rt+bp可知此实际气体的内能只是温度的函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度不变（状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变）。

9. 答：（b）式适用于不作非膨胀功的等压过程。 757

，cv =rcp=r ，这是双原子分子的特征。 522 ?n2mol v2

10. （b）1.40= ? ?

16. 答：由气体状态方程pvm= rt+bp可知此实际气体的内能与压力和体积无关，则此实际气体的内能只是温度的函数。 三、习题

1. （1）一系统

第一章气体

物理化学核心教程（第二版）参考答案

第一章气体

一、思考题

1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？

答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。试问，这两容器中气体的温度是否相等？

答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。

3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 K，右球的温度为293 K时，汞滴处在中间达成平衡。试问：

（1）若将左球温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动？

（2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动？

答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的0.7左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅

第 一 章 气 体

物理化学核心教程（第二版）参考答案

第 一 章 气 体

一、思考题

1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。 3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。

5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体

第二章多相多组分系统热力学

2007-4-24 §2.1 均相多组分系统热力学 练习

1 水溶液(1代表溶剂水，２代表溶质)的体积V是质量摩尔浓度b2的函数，若 V = A+B b2+C(b2)2 (1)试列式表示V1和V2与b的关系；

答： b2: 1kg 溶剂中含溶质的物质的量， b2=n2, V2??∵ V=n1V1+n2V2( 偏摩尔量的集合公式)

∴ V1=(1/n1)(V-n2V2)= (1/n1)( V-b2V2)= (1/n1)(A+Bb2+c(b2)2-Bb2-2cb2)= (1/n1)[A-c(b2)2] (2)说明A ,B , A/n1 的物理意义； 由V = A+B b2+C(b2)2 ， V=A;

A: b2→0, 纯溶剂的体积，即1kg溶剂的体积

B; V2=B+2cb2, b2→0, 无限稀释溶液中溶质的偏摩尔体积

A/n1：V1= (1/n1)[A-c(b2)2]，∵b2→0，V = A+B b2+C(b2)2, 纯溶剂

第一章 热力学第一定律 填空题

1、一定温度、压力下，在容器中进行如下反应：

Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl2(aq)+H2(g)

若按质量守恒定律，则反应系统为 系统；若将系统与环境的分界面设在容器中液体的表面上，则反应系统为 系统。

2、所谓状态是指系统所有性质的 。而平衡态则是指系统的状态 的情况。系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到 平衡、 平衡、 平衡和 平衡。

3、下列各公式的适用条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适用于 ；Qv=△U适用于 ；Qp=△H适用于 ； △U=?nCv,mdT适用于 ；

T2T1△H=?nCP,mdT适用于

第二章多相多组分系统热力学

2007-4-24 §2.1 均相多组分系统热力学 练习

1 水溶液(1代表溶剂水，２代表溶质)的体积V是质量摩尔浓度b2的函数，若 V = A+B b2+C(b2)2 (1)试列式表示V1和V2与b的关系；

答： b2: 1kg 溶剂中含溶质的物质的量， b2=n2, V2??∵ V=n1V1+n2V2( 偏摩尔量的集合公式)

∴ V1=(1/n1)(V-n2V2)= (1/n1)( V-b2V2)= (1/n1)(A+Bb2+c(b2)2-Bb2-2cb2)= (1/n1)[A-c(b2)2] (2)说明A ,B , A/n1 的物理意义； 由V = A+B b2+C(b2)2 ， V=A;

A: b2→0, 纯溶剂的体积，即1kg溶剂的体积

B; V2=B+2cb2, b2→0, 无限稀释溶液中溶质的偏摩尔体积

A/n1：V1= (1/n1)[A-c(b2)2]，∵b2→0，V = A+B b2+C(b2)2, 纯溶剂

第 一 章 气 体

物理化学核心教程（第二版）参考答案

第 一 章 气 体

一、思考题

1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。 3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。

5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体

2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的ΔH 。

已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容Cp,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435 J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。 解: 恒容绝热混合过程 Q = 0 W = 0

∴由热力学第一定律得过程 ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0 ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) CV,m (Ar,g)×(t2－0)

ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)×(t2－150) 解得末态温度 t2 = 74.23℃ 又得过程

ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s)

=n(Ar,g)Cp,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)×(t2－150) = 2.47kJ

或 ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ

2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物

习题

1. 1 mol H2 于 298.2K 时、由 101.3 kPa 等温可逆压缩到608.0 kPa，求Q、W、△U、△H、△S。

2. 5mol理想气体，在300K时，分别经历下列两个过程由10L膨胀到100L。（1）等温可逆膨胀；（2）等温向真空膨胀，分别求两过程的△S系统和△S孤立。

3. 10g 0℃ 的冰加到50g 40℃水中，设热量没有其他损失，求上述过程的△S为多少？已知冰的熔化热△mH＝333.5J·g-1，水的比热为Cp＝4.184 J·g-1·K-1。

4. 在298 K、100 kPa下，1mol过冷水蒸汽变为298 K、100 kPa的液态水，求此过程的ΔS。已知298K水的饱和蒸气压为3.1674 kPa,汽化热为2217 kJ·kg。

5. 画出理想气体系统从同一始态A出发的下列各线。

（1）等温可逆膨胀 （2）绝热可逆膨胀 （3）绝热不可逆膨胀 （4）等温可逆压缩 （5）绝热可逆压缩 （6）绝热不可逆压缩

6. 1 mol 0℃、0.2 MPa的理想气体沿着p/V＝常数的可逆途径到达压力为0.4 MPa的终态。已知CV，m ＝5R/2，求过程的Q、W、△U、△H、△S。

7. 2 mol单原子理想

第一章 热力学第一定律习题答案 5. △H=Qp=-2×18×2258=-81.3KJ W＝－p(Vl-Vg)=pVg=nRT=2×8.3145×373＝6.2KJ △U＝Q＋W＝－81.3＋6.2＝－75.1KJ 8 ．此过程的热可以分为三步进行计算。 25 ℃ 至熔点，在熔点下的熔化过程，熔点到 1200 ℃ 的热，故： Q ＝ 24.48 × 1000/63.55(1083-25)+13560 × 1000/63.55+31.40 × 1000/63.55 （ 1200 － 1083 ）＝ 678.735kJ. 10. (1) 图示如下： V1=RT/P1=8.3145 × 300/10100= 0.247 m 3 V2=RT/P2=8.3145 × 300/25310= 0.0986m 3 T'=pV/R=10100 × 0.0986/8.3145=119.78K W=-p(V2-V1)=-10100(0.0986-0.247)=1.499kJ Q=Q1+Q2=Cp （ T'-T1 ） +Cv(T2-T')=(5/2) × 8.3145 × (119.78-300)+(3/2) × 8.3145 （ 30