题目
习题16 假设N2为理想气体。在0C和 times (10)^5Pa 下,用2 dm^3 N 2作定温膨胀到压力-|||-为10^5Pa。-|||-(1)如果是可逆膨胀;-|||-(2)如果膨胀是在外压恒定为10^5Pa的条件下进行。-|||-试计算此两过程的Q、W、 △U 和 Delta H 。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算可逆膨胀过程的Q、W、△U 和 $\Delta H$
对于理想气体的等温可逆膨胀过程，由于温度不变，内能和焓的变化量均为零，即 $\Delta U = 0$ 和 $\Delta H = 0$。根据热力学第一定律，$Q = \Delta U + W$，因此 $Q = W$。对于理想气体的等温可逆膨胀，功的计算公式为 $W = -nRT\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right)$，其中 $n$ 为物质的量，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度，$P_1$ 和 $P_2$ 分别为初始和最终压力。
步骤 2：计算恒定外压膨胀过程的Q、W、△U 和 $\Delta H$
对于理想气体的等温膨胀过程，如果是在恒定外压下进行的，那么功的计算公式为 $W = -P_{\text{外}}\Delta V$，其中 $P_{\text{外}}$ 为恒定外压，$\Delta V$ 为体积变化量。由于温度不变，内能和焓的变化量均为零，即 $\Delta U = 0$ 和 $\Delta H = 0$。根据热力学第一定律，$Q = \Delta U + W$，因此 $Q = W$。
步骤 3：计算物质的量
根据理想气体状态方程 $PV = nRT$，可以计算出物质的量 $n$。其中 $P$ 为压力，$V$ 为体积，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度。
对于理想气体的等温可逆膨胀过程，由于温度不变，内能和焓的变化量均为零，即 $\Delta U = 0$ 和 $\Delta H = 0$。根据热力学第一定律，$Q = \Delta U + W$，因此 $Q = W$。对于理想气体的等温可逆膨胀，功的计算公式为 $W = -nRT\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right)$，其中 $n$ 为物质的量，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度，$P_1$ 和 $P_2$ 分别为初始和最终压力。
步骤 2：计算恒定外压膨胀过程的Q、W、△U 和 $\Delta H$
对于理想气体的等温膨胀过程，如果是在恒定外压下进行的，那么功的计算公式为 $W = -P_{\text{外}}\Delta V$，其中 $P_{\text{外}}$ 为恒定外压，$\Delta V$ 为体积变化量。由于温度不变，内能和焓的变化量均为零，即 $\Delta U = 0$ 和 $\Delta H = 0$。根据热力学第一定律，$Q = \Delta U + W$，因此 $Q = W$。
步骤 3：计算物质的量
根据理想气体状态方程 $PV = nRT$，可以计算出物质的量 $n$。其中 $P$ 为压力，$V$ 为体积，$R$ 为理想气体常数，$T$ 为温度。