第一章氣體的pvt性質
1.1 物質的體膨脹係數與等溫壓縮率的定義如下
試推出理想氣體的，與壓力、溫度的關係。
解：根據理想氣體方程
1.5 兩個容積均為v的玻璃球泡之間用細管鏈結，泡內密封著標準狀態下的空氣。若將其中的乙個球加熱到 100 c，另乙個球則維持 0 c，忽略連線細管中氣體體積，試求該容器內空氣的壓力。
解：由題給條件知，（1）系統物質總量恆定；（2）兩球中壓力維持相同。
標準狀態：
因此，1.9 如圖所示，一帶隔板的容器內，兩側分別有同溫同壓的氫氣與氮氣，二者均可視為理想氣體。
（1） 保持容器內溫度恆定時抽去隔板，且隔板本身的體積可忽略不計，試
求兩種氣體混合後的壓力。
（2） 隔板抽取前後，h2及n2的摩爾體積是否相同？
（3） 隔板抽取後，混合氣體中h2及n2的分壓立之比以及它們的分體積各為若干？
解：（1）等溫混合後即在上述條件下混合，系統的壓力認為。
（2）混合氣體中某組分的摩爾體積怎樣定義？
（3）根據分體積的定義對於分壓
1.11 室溫下一高壓釜內有常壓的空氣，為進行實驗時確保安全，採用同樣溫度的純氮進行置換，步驟如下：向釜內通氮氣直到4倍於空氣的壓力，爾後將釜內混合氣體排出直至恢復常壓。
重複三次。求釜內最後排氣至恢復常壓時其中氣體含氧的摩爾分數。
解：分析：每次通氮氣後至排氣恢復至常壓p，混合氣體的摩爾分數不變。
設第一次充氮氣前，系統中氧的摩爾分數為，充氮氣後，系統中氧的摩爾分數為，則，。重複上面的過程，第n次充氮氣後，系統的摩爾分數為 ， 因此 。
1.13 今有0 c，40.530 kpa的n2氣體，分別用理想氣體狀態方程及van der waals方程計算其摩爾體積。實驗值為。
解：用理想氣體狀態方程計算
用van der waals計算，查表得知，對於n2氣（附錄七） ，
用matlab fzero函式求得該方程的解為也可以用直接迭代法，，取初值 ，迭代十次結果
1.16 25 c時飽和了水蒸氣的溼乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸氣分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為138.7 kpa，於恆定總壓下冷卻到10 c，使部分水蒸氣凝結為水。
試求每摩爾幹乙炔氣在該冷卻過程中凝結出水的物質的量。已知25 c及10 c時水的飽和蒸氣壓分別為3.17 kpa及1.
23 kpa。
解：該過程圖示如下
設系統為理想氣體混合物，則
1.17 一密閉剛性容器中充滿了空氣，並有少量的水。但容器於300 k條件下大平衡時，容器內壓力為101.
325 kpa。若把該容器移至373.15 k的沸水中，試求容器中到達新的平衡時應有的壓力。
設容器中始終有水存在，且可忽略水的任何體積變化。300 k時水的飽和蒸氣壓為3.567 kpa。
解：將氣相看作理想氣體，在300 k時空氣的分壓為
由於體積不變（忽略水的任何體積變化），373.15 k時空氣的分壓為
由於容器中始終有水存在，在373.15 k時，水的飽和蒸氣壓為101.325 kpa，系統中水蒸氣的分壓為101.325 kpa，所以系統的總壓
第二章主要公式及適用條件
熱力學第一定律u = δq + δw 或 u = q + w
一.體積功w或
適用於任何系統、任何過程的體積功的計算。
1.自由膨脹過程(向真空膨脹)： w = 0
2．恒外壓過程：
3．等容過程：
4. 等壓過程：
一定量理想氣體等壓過程
5．一定量理想氣體等溫可逆過程：
6．一定量理想氣體絕熱可逆過程 w = δu = n cv.m(t2-t1) 或
（其中 γ = cp.m / cv.m 稱為絕熱指數也稱熱容商。）
7．等溫等壓相變過程： w = - p (vβ-vα ) 若β相為理想氣體： w= - p vg = -nrt
8．等溫等壓化學反應；且氣體視為理想氣體 w = - r t (g )
（式中為反應計量係數，反應物為「－」，產物為「＋」。）
二.熱容
熱容定義 c = q / δt = δq / dt
cv. m = δqv / d t = (um / t )v cp. m =δqp / dt = (hm /t )p
對理想氣體 cp.m – cv.m = r
單原子分子 cv.m = 3r /2 , cp.m = 5r / 2
雙原子分子 cv.m = 5r/2， cp.m =7r /2
多原子分子 cv.m = 3 r , cp.m = 4 r
三. 熱
1．封閉體系無非體積功等容變溫過程：
若，則2．封閉體系無非體積功等壓變溫過程：若，則
3．絕熱過程及理想氣體自由膨脹過程：q = 0
4．等溫等壓無非體積功的相變過程：qp = n δhm
5．等溫等壓與等溫等容化學反應 qp 與qv關係：
qp –qv= δrh – δr u = r t δn 或qp.m –qv.m = δrhm– δr um = r t
四.熱力學能（內能）：δu = q + w
1．一定量理想氣體等溫過程或隔離體系任何過程δu = 0
2．封閉體系無非體積功等容變化或一定量理想氣體任何過程
3．絕熱過程：δu = w （q＝0）
五.焓：
定義： h = u + p v
1. 封閉體系任何過程 δh = δu + δ(p v ) = δu + (p2v2 – p2v2 )
2．封閉體系無非體積功的等壓變化或一定量理想氣體任何狀態變化過程
3．一定量理想氣體等溫、實際氣體節流膨脹及等壓無非體積功的絕熱化學反應過程 δh = 0 。
4．相變過程：δh＝n δhm ＝qp
物理化學第五版答案
第三章熱力學第二定律 3.1卡諾熱機在的高溫熱源和的低溫熱源間工作。求 1 熱機效率 2 當向環境作功時，系統從高溫熱源吸收的熱及向低溫熱源放出的熱。解 卡諾熱機的效率為 根據定義 3 2 卡諾熱機在的高溫熱源和的低溫熱源間工作，求 1 熱機效率 2 當從高溫熱源吸熱時，系統對環境作的功及向低溫熱源...
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