物化试题-2

一．在90℃，101.325Pa下，1mol过饱和水蒸气凝结为同温同压下的水，求此过程的Q，W,US,,G。已知水的Cp,m(g)=（30.0+1.0710-2T/K）J/mol/K,水在正常沸点的摩尔蒸发热为40.67KJ/mol.解：设计过程如下过程（1）为等压可逆膨胀。过程（2）为可逆相变。过程是（3）是等压可逆压缩。所以：1=dTgmnCpTT)(,12=[]/)/10007.10.30(1363373KdTKTJ=337.5J2=n(-△vapHm)=1(-40.60)KJ=-40.60KJ3=dTlmnCpTT)(,21=nCp,m(l)(T1-T2)=175.31（363-373）J=-753.1J因为全程是一个等压过程，所以有：Q==1+2+3=337.510-3-40.60-753.110-3KJ=-42.01KJS1==12TTdTTgmnCp)(,=[363373)/(//100007.10.30KTdKTKT]J/K=0.92J/KS2=T2=-40.60103/373J/K=-108.85J/K1molH2O(g),T1=90℃,101.325Pa1molH2O(l),T1=90℃,101.325Pa1molH2O(g),T2=100℃,101.325Pa1molH2O(l),T2=100℃,101.325PaS3=dTTlmnCpTT)(,21=nCp,mln21TT=175.31ln373363J/K=-2.05J/kS=S1+S2+S3=-109.98J/kW=P(V1-Vg)PVg=nRT=18.314363J=3018J=-3.018KJU=Q-W=(-41.02+3.018)KJ=-38.00KJ=U-TS=-1.92KJG=-TS=-1.09KJ答：此过程中的Q=-42.01KJ,W=-3.018KJ,U=-38.00KJ,=-42.01KJ,S=-109.98J/k,=-1.92KJ,G=-1.09KJ.考查内容：此题考查到热力学第一定律，第二定律的知识。首先懂得将题目的意思转化成一个可以用可逆变化，和相变化组成的过程。此题综合性比较强。有考查到熵，焓，内能，吉布斯自由能的变化等。难度为中上级别。二、在298.15K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时，一瓶放0.2molO2，压力为0.2×101.325kPa，另一瓶放0.8molN2，压力为0.8×101.325kPa，打开旋塞后，两气体相互混合。计算（1）终了时瓶中的压力；（2）混合过程的Q、W、ΔU、ΔS、ΔG;（3）如设等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q和W。解:(1)设气体为理想气体V1=n1RT1/P1=(0.2×8.314×298.15)÷(0.2×101.325×103)=24.46×10-3m3V2=n2RT2/P2=(0.8×8.314×298.15)÷(0.8×101.325×103)=24.46×10-3m3P=n总RT/V总=(1×8.314×298.15)÷(2×24.46×103)=50.67kPa(2)理想气体等温过程ΔU=0,ΔH=0。将活塞两边的气体共同作为体系，当活塞打开时，气体自动混合，W=0，Q=0。ΔS=ΔS（O2）+ΔS(N2)=n(O2)㏑V总/V(O2)+n(N2)㏑V总/V(N2)=(0.2×8.314×㏑2＋0.8×8.314×㏑2)J/K=5.76J/KΔG=ΔH-TΔS=0-298.15×5.76=-1717J(3)等温下可逆的使气体回到原状，此过程的ΔS=-5.76J/KQ=TΔS=298.15×(-5.76)=-1717J因为等温过程ΔU=0所以W=Q=-1717J考查内容：本题综合考查了热力学第一定律和第二定律的有关知识，Q、W、△U、△H、△S、△A、△G等物理量的求解，特别是对公式的熟练运用。对该类问题的解答可以分成若干个小问题，化复杂为简单，对所求物理量逐个突破。一定要分清是什么过程，从而确定选用哪个公式。