物理化学热力学第一定律习题答案概要

2-18 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℃，4 mol 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△H。

?1?1 已知：Ar（g）和Cu（s）的摩尔定压热容Cp，m分别为20.786J?mol?K及

?1?124.435J?mol?K，且假设均不随温度而变。

解：用符号A代表Ar（g），B代表Cu（s）;因Cu是固体物质，Cp，m≈Cv，m；而 Ar（g）：

CV,m?(20.786?8.314)J?mol?1?K?1?12.472J?mol?1?K?1

过程恒容、绝热，W=0，QV=△U=0。显然有

?U??U(A)??U(B) ?n(A)CV,m(A)?T2?T1(A)??n(B)CV,m(B)?T2?T1(B)??0

得

T2? ?n(A)CV,m(A)T1(A)?n(B)CV,m(B)T1(B)n(A)CV,m(A)?n(B)CV,m(B)4?12.472?273.15?2?24.435?423.15K?347.38K4?12.472?2?24.435

所以，t=347.38-273.15=74.23℃ ?H??H(A)??H(B) ?n(A)Cp,m(A)?T2?T1(A)??n(B)Cp,m(B)?T2?T1(B)?

?H?4?20.786?(347.38?273.15)J?2?24.435?(347.38?423.15)J ?6172J?3703J?2469J?2.47kJ

2-32 已知水（H2O，l）在100℃的摩尔蒸发焓?vapHm?40.668kJ?mol?1，水和水蒸气在25～100℃的平均摩尔定压热容分别为Cp,m(H2O,l)?75.75J?mol?1?K?1和Cp,m(H2O,g)?33.76J?mol?1?K?1。求在25℃时水的摩尔蒸发焓。

解：H2O(l), 25C0Hm?????H2O(g), 250C

△H1，m △H3，m

H2O(l), 1000Cvapm????H2O(g), 1000C

?H?Hm??H1,m??vapHm??H3,m ??373.15K298.15K1Cp,m(H2O,l)dT??H2,m??298.15K373.15KCp,m(H2O,s)dT ?Cp,m(H2O,l)?(373.15K?298.15K) ??vapHm?Cp,m(H2O,g)?(298.15K?373.15K) ?(75.75?75?40668?33.76?75)J?mol?1 ??43817J?mol?1??4.3821kJ?mol?1