物理化学第五版上册第二章答案
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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：J T nR nRT nRT pV pV V V p W am b 314.8)(121212-=∆-=+-=+-=--=
2-2 1mol 水蒸气（H 2O ，g ）在100℃，101.325 kPa 下全部凝结成液态水。求过程的功。
解： )(g l am b V V p W --=≈kJ RT p nRT p V p g
am b 102.315.3733145.8)/(=⨯===
2-3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水（H 2O ，l ），求过程的体积功。
)(2
1
)()(222g O g H l O H +=
解：1mol 水（H 2O ，l ）完全电解为1mol H 2（g ）和0.50 mol O 2
（g ），即气体混合物的总的物质的量为1.50 mol ，则有
)()(2l O H g am b V V p W --=≈)/(p nRT p V p g am b -=-
kJ nRT 718.315.2983145.850.1-=⨯⨯-=-= 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Q a =2.078kJ ，W a = -4.157kJ ；而途径b 的Q b = -0.692kJ 。求W b 。
解：因两条途径的始末态相同，故有△U a =△U b ，则 b b a a W Q W Q +=+ 所以有，kJ Q W Q W b a a b 387.1692.0157.4078.2-=+-=-+=
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W a = - 5.57kJ ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Q a = 25.42kJ 。途径b 为恒压加热过程。求途径b 的W b 及Q b 。
解：过程为：
2
00,42.25200,57.510200510057.285200255V kPa C t mol V kPa C mol V kPa C mol a a a a
W kJ Q Q kJ W −−−−−→
−-−−−−−→−=''=''='-='
途径b
33111062.0)10200(15.2983145
.85/m p nRT V =⨯÷⨯⨯== 33222102.0)10100()15.27357.28(3145.85/m p nRT V =⨯÷+-⨯⨯==
kJ J V V p W am b b 0.88000)062.0102.0(10200)(312-=-=-⨯⨯-=--= kJ W W W a a a 57.5057.5-=+-=''+'=
kJ Q Q Q a a
a 42.2542.250=+=''+'= 因两条途径的始末态相同，故有△U a =△U
b ，则 b b a a W Q W Q +=+ kJ W W Q Q b a a b 85.270.857.542.25=+-=-+=
2-6 4mol 某理想气体，温度升高20℃，求△H -△U 的值。 解：
665.16J
208.3144 )20()( 2020,,20,20,=⨯⨯=-+==-=-=∆-∆⎰
⎰
⎰
⎰++++T K T nR nRdT dT C C n dT
nC dT nC U H K T T
K
T T
m V m p K
T T
m V K T T m p
2-7 已知水在25℃的密度ρ=997.04 kg 〃m -3。求1 mol 水（H 2O ，l ）在25℃下：
（1）压力从100 kPa 增加到200kPa 时的△H ； （2）压力从100 kPa 增加到1 MPa 时的△H 。
假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。
解：)(pV U H ∆+∆=∆
因假设水的密度不随压力改变，即V 恒定，又因在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关，故0=∆U ，上式变成为
)()(12122p p M p p V p V H O
H -=
-=∆=∆ρ
（1）J p p M H O
H 8.110)100200(04
.9971018)(33
122=⨯-⨯⨯=-=
∆-ρ
（2）J p p M H O H 2.1610)1001000(04
.99710
18)(33
122
=⨯-⨯⨯=-=∆-ρ*
2-8 某理想气体, 1.5V m C R =。今有该气体 5 mol 在恒容下温度升高50℃，求过程的W ，Q ，△H 和△U 。 解：恒容：W=0；
kJ
J K nC T K T nC dT nC U m V m V K T T
m V 118.33118503145.823
550 )
50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯=-+==∆⎰
+
kJ
J K
R C n T K T nC dT nC H m V m p K
T T
m p 196.55196503145.82
5
5 50)()50(,,50,==⨯⨯⨯=⨯+==-+==∆⎰
+
根据热力学第一定律，：W=0，故有Q=△U=3.118kJ
2-9 某理想气体, 2.5V m C R =。今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50℃，求过程的W ，Q ，△H 和△U 。
解：
kJ
J K nC T K T nC dT nC U m V m V K T T
m V 196.55196503145.8255)50( )
50(,,50,-=-=⨯⨯⨯-=-⨯=--==∆⎰
-
kJ
J K nC T K T nC dT nC H m p m p K
T T
m p 275.77275503145.82
7
5)50( )
50(,,50,-=-=⨯⨯⨯-=-⨯=--==∆⎰
-