物理化学上册习题解 天大物化组
1000W??pamb(Vl?Vg)?pVg?ngRT?(?8.314?373.15)J?172.35kJ
18?U?Q?W?(?2258?172.35)??2085.65kJ
2-21 已知水在100℃、101.325kPa下的摩尔蒸发焓?vapHm?40.668kJ?mol?1，试分别计算下列两过程的W、Q、△U、△H（水蒸气可按理想气体处理）： （1）在100℃、101.325kPa 条件下，1kg水蒸发为水蒸气
（2）在恒定100℃的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气的压力恰好为101.325kPa 解 （1）此过程为可逆变相过程，因此
m1?103Qp??H?n?vapHm??vapHm?(?40.668?103)J?2257kJM18.0153mgW??p(V2?V1)??ngRT??RT M1?103?(??8.314?373.15)J??172.2kJ18.0153?U?QP?W?2257?172.2?2084.8kJ（2）W??pamb?V?0
该变化过程中系统的始末态与（1）相同，由于U、H均为状态函数，因此△U、△H 仅与始末态有关。 △U =2084.8kJ; △H =2257kJ Q=△U –W=2084.8-0=2084.8kJ
2-22 在一绝热良好放有15℃212g金属块的量热计中，于101.325kPa 下通过一定量100℃的水蒸气，最后金属块温度达到97.6℃，并有3.91g水凝结在其表面上。求该金属块的平均质量定压热容cp。已知水在100℃，101.325kPa 下的摩尔蒸发焓?vapHm?40.668kJ?mol，水的平均摩尔定压热容cp,m?72.32J?mol?1?1?K?1
解 以A表示水及水蒸气，以B表示金属块 QP??H?021
物理化学上册习题解 天大物化组
nA(g)?3.91g,TA1?373.15KmB?212g,TB1?288.15K nA(l)?3.91g,TA2?370.75KmB?212g,TB2?370.75K
量热计中系统发生绝热恒压过程，QP??H??HA??HB?0
?HA?nA(??vapHm,A)?nACp.m?T?mA??vapHm,A?Cp,m,A?(TA,2?TA,1)MA???3.91??40.668?103?75.32?(370.75?373.15)?J??18.015???8865.87J??
?HB?mBcp.B(TB2?TB1)?212?cp,B?(370.75?288.15)则cp(B)?0.5063J?g?1?K?1?506.3J?kg?1?K?1
2-23 已知100kPa 下冰的熔点为0℃，此时冰的比熔化焓?fush?333.3J?g?1。水和冰的均比定压热容cp分别为4.184J?g?1?K?1及2.000J?g?1?K?1。今在绝热容器内向1kg 50℃的水中投入0.8 kg 温度-20℃的冰。求：（1）末态的温度；（2）末态水和冰的质量。
解：过程恒压绝热：Qp??H?0，即?H??H1??H2?0 800g?2.0?J?g?1?K?1(273.15K?253.15K)?800g?333.33J?g?1?K?1?800g?4.184J?g?1?K?1?(T?273.15K) ?1000?4.184J?g?1?K?1?(T?323.15K)?0 32000?266640-914287.68-1352059.6?7531.2T T?261.27K
这个结果显然不合理，只有高温水放出的热量使部分冰熔化为水，而维持在 0℃，所以末态的温度为 0℃。
（2）设0℃冰量为 m，则0℃水量为（500 – m）g，其状态示意如下
800g,H2O(s), 253.15K1000g, H2O(l), 323.15Kp????Q?0(800?