物理化学上册习题解（天津大学第五版）
VO2VN218.69?yO2V?V??2?0.3688dm3 p101.32570.31?yN2V?V??2?1.3878dm3
p101.325pH12.33V??2?0.2434dm3 p101.3252OpO2pN2VH2O?yH2OV?1-13 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水，当容器于300K条件下达到平衡时，器内压力为101.325kPa。若把该容器移至373.15K的沸水中，试求容器中达到新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的体积变化。300K时水的饱和蒸气压为3.567kPa。
解
：
300K
时
容
器
中
空
气
的
分
压
为
??101.325kPa?3.567kPa?97.758kPa p空373.15K时容器中空气的分压为
p空?373.15373.15??p空?97.758?121.534(kPa)
300300373.15K时容器中水的分压为 所以373.15K时容器内的总压为
p=
pH2O?101.325kPa
p空+pHO?121.534+101.325=222.859（kPa）
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物理化学上册习题解（天津大学第五版）
第二章 热力学第一定律
2-1 1mol理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W。 解
：
W??pamb(V2?V1)??pV2?pV1??nRT2?nRT1??nR?T??8.314J
2-4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa= -4.157kJ；而途径b的Qb= -0.692kJ。求Wb。
解：因两条途径的始末态相同，故有△Ua=△Ub，则 所
以
Qa?Wa?Qb?Wb
有
，
Wb?Qa?Wa?Qb?2.078?4.157?0.692??1.387kJ
2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a先经绝热膨胀到 – 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb。
解：过程为：
5mol250C200kPaV1???5.57kJ,Qa??0a?W??????5mol?28.570C100kPaV2
???25.42kJ,Wa???0a?Q??????5molt0C200kPa V2 途径b
33V1?nRT/p?5?8.3145?298.15?(200?10)?0.062m 11V2?nRT2/p2?5?8.3145?(?28.57?273.15)?(100?103)?0.102m3
Wb??pamb(V2?V1)??200?103?(0.102?0.062)??8000J??8.0kJ
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物理化学上册习题解（天津大学第五版）
Wa?Wa??Wa????5.57?0??5.57kJ
??Qa???0?25.42?25.42kJ Qa?QaQ?W?Q?Waabb 因两条途径的始末态相同，故有△U=△U，则
a
b
Qb?Qa?Wa?Wb?25.42?5.57?8.0?27.85kJ
2-8 某理想气体CV,m的W，Q，△H 和△U。 解：恒容：W=0；
?1.5R。今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃，求过程
?U??T?50KTnCV,mdT?nCV,m(T?50K?T)3 ?nCV,m?50K?5??8.3145?50?3118J?3.118kJ2
?H??T?50KTnCp,mdT?nCp,m(T?50K?T)??n(CV,m?R)?50K5 ?5??8.3145?50?5196J?5.196kJ2
根据热力学第一定律，：W=0，故有Q=△U=3.118kJ
2-10 2mol 某理想气体，CP,m?7R。由始态100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力升
2高至200 kPa，再恒压泠却使体积缩小至25 dm3。求整个过程的W，Q，△H 和△U。 解：整个过程示意如下：
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物理化学上册习题解（天津大学第五版）
2molT1100kPa50dm32mol????W1?02mol???W2T2200kPa50dm
T3200kPa25dm3
3p1V1100?103?50?10?3T1???300.70KnR2?8.3145p2V2200?103?50?10?3T2???601.4K
nR2?8.3145
p3V3200?103?25?10?3T3???300.70K
nR2?8.3145W2??p2?(V3?V1)??200?103?(25?50)?10?3?5000J?5.00kJ
W1?0; W2?5.00kJ; W?W1?W2?5.00kJ
? T1?T3?300.70K; ? ?U?0, ?H?0
? ?U?0, Q?-W?-5.00kJ使水温有25℃升高到75℃。试求每小时生产热水的质量。
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2-16水煤气发生炉出口的水煤气温度是1100℃，其中CO（g）及H2（g）的体积分数各为0.50。若每小时有300kg水煤气有1100℃泠却到100℃，并用所回收的热来加热水，
物理化学上册习题解（天津大学第五版）
CO（g）和H2（g）的摩尔定压热容Cp，m与温度的函数关系查本书附录，水（H2O，l）的比定压热容cp=4.184J?g?1?K?1。
解：已知 MH2?2.016, MCO?28.01, yH2?yCO?0.5
水煤气的平均摩尔质量
M?yH2MH2?yCOMCO?0.5?(2.016?28.01)?15.013
300?10n?mol?19983mol300kg水煤气的物质的量 15.013由附录八查得：273K—3800K的温度范围内
3Cp,m(H2)?26.88J?mol?1?K?1?4.347?10?3J?mol?1?K?2T?0.3265?10?6J?mol?1?K?3T2Cp,m(CO)?26.537J?mol?1?K?1?7.6831?10?3J?mol?1?K?2T?1.172?10?6J?mol?1?K?3T2 设水煤气是理想气体混合物，其摩尔热容为
Cp,m(mix)??yBCp,m(B)?0.5?(26.88?26.537)J?mol?K?1B?6?1?1 ?0.5?(4.347?7.6831)?10?3J?mol?1?K?2T ?0.5?(0.3265?1.172)?10J?mol?KT故有
?32Cp,m(mix)?26.7085J?mol?K得
?1?1?6.01505?10J?mol?KT?3?1?2 ?0.74925?10?6J?mol?1?K?3T210