建筑物理第五版课后答案

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

第七章 电化学

7－1．用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa下的Cl2(g)? 解：(1) mCu＝

(2) nCl＝

220?15?60?63.5462F20?15?602F＝5.527 g nCu＝

220?15?60＝0.09328 mol VCl＝

2F0.09328?R?300.15100＝0.09328 mol

＝2.328 dm3

7－2．用Pb(s)电极电解Pb(NO3) 2溶液，已知溶液浓度为1g水中含有Pb(NO3) 21.66×10－2g。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g，其中含有Pb(NO3) 21.151g，计算Pb2+的迁移数。 解： M [Pb(NO3) 2]＝331.2098

考虑Pb2+：n迁＝n前－n后＋ne

＝

(62.50?1.151)?1.66?10331.2098?2－

1.151331.2098＋

0.16582?107.8682

＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.685

大大学学物物理理课课后后习习题题答答案案（（上上））

第-1-页 共-123-页 1-1 分析与解 (1) 质点在t 至(t ＋Δt )时间内沿曲线从P 点运动到P ′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP ′, 位移大小｜Δr ｜＝PP ′,而Δr ＝｜r ｜-｜r ｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt →0 时,点P ′无限趋近P 点,则有｜d r ｜＝d s ,但却不等于d r ．故选(B)．

(2) 由于｜Δr ｜≠Δs ,故t

s t ΔΔΔΔ≠r ,即｜v ｜≠v ． 但由于｜d r ｜＝d s ,故t

s t d d d d =r ,即｜v ｜＝v ．由此可见,应选(C)． 1-2 分析与解 t

r d d 表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符号v r 表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；t

d d r 表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式t s d d =v 计算,在直角坐标系中则可由公式22d d d d ??

? ??+??? ??=t y t x v 求解．故选(D)． 1-3 分析与解 t

Ppt99专业课件下载网

http://www.ppt99.com http://www.ppt99.com

习题解答 习题一

1-1 ｜?r｜与?r 有无不同?

drdt和

drdt有无不同?

dvdt和

dvdt有无不同?其不同在哪里?

试举例说明．

解：（1）?r是位移的模，?r是位矢的模的增量，即?r?r2?r1，?r?r2?r1；

??（2）

drdtdrdt是速度的模，即

drdt?v?dsdt.

只是速度在径向上的分量.

drdt?drdt??rr?drdt?（式中r?叫做单位矢）∵有r?rr，则

式中

drdt就是速度径向上的分量，

∴

drdt与drdt不同如题1-1图所示.

题1-1图

?dvdv? (3)表示加速度的模，即a?，是加速度a在切向上的分量.

dtdtdtdv∵有v?v?(?表轨道节线方向单位矢），所以

?dvdtdvdt?dv?dt????v?d?dt

式中就是加速度的切向分量.

?d??dt(???drdt与的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论)

1-2 设质点的运动方程为x=x(t)，y=y(t)，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r＝

x?y22，然后根据v =

drdt，及a＝

drdt22而求得

1-1 分析与解 (1) 质点在t 至(t ＋Δt)时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP′, 位移大小｜Δr｜＝PP′,而Δr ＝｜r｜-｜r｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt→0 时,点P′无限趋近P点,则有｜dr｜＝ds,但却不等于dr．故选(B)．

(2) 由于｜Δr｜≠Δs,故

ΔrΔt?ΔsΔt,即｜v｜≠v．

但由于｜dr｜＝ds,故

drdt?dsdt,即｜v｜＝v．由此可见,应选(C)．

1-2 分析与解

drdt表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符

号vr表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；

drdt表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式

22v?dsdt计算,在直角坐标系中则可由公式v??dx??dy??????求解．故选(D)． dtdt????1-3 分析与解

dvdt表示切向加速度aｔ,它表示速度大小随时间的变化率,是加速度矢量沿速度方向的

一个分量,起改变速度大小的作用；

drdt在极坐标系中表示径向速率vr(如题1 -2 所述)；

dsdt在自然坐标系

中表示质点

大大学学物物理理课课后后习习题题答答案案（（上上））

7-1 分析与解 在两根通过电流相同的螺线管中，磁感强度大小与螺线管线圈单位长度的匝数成正比．根据题

意，用两根长度相同的细导线绕成的线圈单位长度的匝数之比

nRr1?? nrR2因而正确答案为（C）。

7-2 分析与解 作半径为r 的圆S′与半球面构成一闭合曲面，根据磁场的高斯定理，磁感线是闭合曲线，闭合曲面的磁通量为零，即穿进半球面S 的磁通量等于穿出圆面S′的磁通量；Φm?B?S．因而正确答案为（D）． 7-3 分析与解 由磁场中的安培环路定律，磁感强度沿闭合回路的积分为零时，回路上各点的磁感强度不一定为零；闭合回路上各点磁感强度为零时，穿过回路的电流代数和必定为零。因而正确答案为（B）．

7-15 分析 由于矩形平面上各点的磁感强度不同，故磁通量Φ≠BS．为此，可在矩形平面上取一矩形面元dS ＝ldx［图（ｂ）］，载流长直导线的磁场穿过该面元的磁通量为

dΦ?B?dS?μ0lldx 2πx矩形平面的总磁通量

Φ??dΦ

解 由上述分析可得矩形平面的总磁通量

d2Φ??d1μ0lμIldldx?0ln2 2πx2πd17-16 分析 可将导线视作长直圆柱体，电流沿轴向均匀流过导体，故

第十章波动

1 . 一横波沿绳子传播时的波动表达式为

y?0.05cos(10πt?4πx)，x，

y的单位为米，

（1）求此波的振幅、波速、频率和波长。（2）求绳子上各质点振动的最大速度和最大加速t的单位为秒。度。（3）求

x?0.2 m处的质点在t?1s时的相位，它是原点处质点在哪一时刻的相位？

t0.2?x0.5)

解 （1）将题中绳波表达式y?0.05cos(10πt?4πx)?0.05cos2π(与一般波动表达式

y?Acos2π(tT?x?)比较，得振幅

A?0.05 m，T?0.2s频率

??5 Hz，波长?（

2

）

?0.5 m。波速u?上

各

???0.5?5?2.5 m?s

点

振

动

的

-1

绳质最大速度

vmax??A?2π?A?2?3.14?5?0.05?1.572222 m?s-1 绳上各质点振动时的最大加

2速度

amax??A?4π?A?4?3.14?5?0.05?49.3x?0.2m，

m?s-

（3）将

t?1，

s代入

(10πt?4πx)得到所求相位

10π?1?4π?0.2?9.2πx落后

x?0.2 m处质点的振动比原点处质点的振动在时间上

m?s-1），所以它是原点处质点在

u?0.22.5?0.