9.300K时,有4.0g Ar(g)(可视为理想气体, _(Ar)=39.95gcdot (mol)^-1 ),压强为506.6 kPa。今在等温下分-|||-别按以下两种过程:(1)等温可逆膨胀;(2)等温、等外压膨胀,膨胀至终态压强为202.6kPa。分别计算这两-|||-种过程的Q,W, Delta U 和 Delta (H)_(0)

考查要点：本题主要考查理想气体在等温过程中的热力学量计算，包括热(Q)、功(W)、内能变化(ΔU)和焓变(ΔH)。需区分可逆过程与不可逆过程中功的计算差异。

解题核心思路：

1. 等温条件下，理想气体的内能(ΔU)和焓(ΔH)均不变（ΔU=0，ΔH=0）。
2. 可逆过程的功通过公式 $W = -nRT \ln \frac{P_1}{P_2}$ 计算，热量 $Q = -W$。
3. 不可逆过程的功通过公式 $W = -P_{\text{外}} \Delta V$ 计算，其中 $\Delta V$ 由理想气体状态方程求得。

破题关键点：

• 明确两种过程的功公式差异。
• 正确应用理想气体状态方程计算体积变化。

已知条件

• 氩气质量 $m = 4.0 \, \text{g}$，摩尔质量 $M_{\text{Ar}} = 39.95 \, \text{g/mol}$，物质的量 $n = \frac{4.0}{39.95} \approx 0.1001 \, \text{mol}$。
• 温度 $T = 300 \, \text{K}$，气体常数 $R = 8.314 \, \text{J/mol·K}$。
• 初始压强 $P_1 = 506.6 \, \text{kPa}$，终态压强 $P_2 = 202.6 \, \text{kPa}$。

第（1）题：等温可逆膨胀

计算功 $W$

根据公式：
$W = -nRT \ln \frac{P_1}{P_2} = -0.1001 \cdot 8.314 \cdot 300 \cdot \ln \frac{506.6}{202.6}$
计算得：
$\ln \frac{506.6}{202.6} \approx \ln 2.5 \approx 0.9163, \quad W \approx -228.6 \, \text{J}$

计算热量 $Q$

等温过程 $\Delta U = 0$，由热力学第一定律 $Q = -W$，得：
$Q = 228.6 \, \text{J}$

内能与焓变

$\Delta U = 0, \quad \Delta H = 0$

第（2）题：等温、等外压膨胀

计算体积变化 $\Delta V$

由理想气体状态方程：
$V_1 = \frac{nRT}{P_1} = \frac{0.1001 \cdot 8.314 \cdot 300}{506.6} \approx 0.4927 \, \text{L}, \quad V_2 = \frac{nRT}{P_2} \approx 1.232 \, \text{L}$
$\Delta V = V_2 - V_1 \approx 0.7393 \, \text{L}$

计算功 $W$

外压 $P_{\text{外}} = P_2 = 202.6 \, \text{kPa}$，则：
$W = -P_{\text{外}} \Delta V = -202.6 \cdot 0.7393 \approx -149.7 \, \text{J}$

计算热量 $Q$

由 $\Delta U = 0$，得：
$Q = -W = 149.7 \, \text{J}$

内能与焓变

$\Delta U = 0, \quad \Delta H = 0$