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2011年华南理工大学物理化学考研试题及参考答案1

2011年华南理工大学物理化学考研试题及参考答案

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华南理工大学 2011 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答,试卷上做答无效,试后本卷必须与答题纸一同交回)

科目名称:物理化学(一)

适用专业:高分子化学与物理,无机化学,分析化学,有机化学,物理化学 本卷满分:150 分

一、计算题

1、1 mol 某理想气体由始态(300 K,500 kPa)经等温可逆膨胀至100 kPa,然后向真空膨胀至20 kPa,再绝热可逆膨胀至4 kPa。求整个过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG。已知CV,m=12.471 J·K-1·mol-1,300 K 时该理想气体的Sm=134 J·K-1·mol-1。(15 分)

解答:状态变化:(T1=300 K,p1=500 kPa,V1)→(T2=300 K,p2=100 kPa,V2=5V1)

→(T3=300 K,p3=20 kPa,V3=25V1) →(T4=?,p4=4 kPa,V4=?)

V1=nRT1/p1=(1*8.315*300/500 000) m3=0.004989 m3

=Cp,m /CV,m=(8.315+12.471)/12.471=1.6667

V4=V3*(p3/p4)1/( -1)=25*0.004989 m3*(20/4)1/0.6667=1.394m3 T4=p4V4/nR=4000*1.394/(1*8.315) K=670.6 K ΔU=nCV,m (T4-T1)=1*12.471*(670.6-300) J= 4622 J ΔH=nCp,m (T4-T1)=1*(12.471+8.315)*(670.6-300) J= 7703 J

Q=Q1+ Q2+ Q3=nRT1ln(p1/p2)+0+0=1*8.315*200*ln(500/100) J= 2677 J W=ΔU -Q=(4622-2677)J=1945J (注意:若先算W,则W3≠0,计算稍繁!)

ΔS =nR ln(T4/T1)+nCV,mln(V4/V1)=(1*8.315*ln(670.6/300)+1*12.471*ln(1.394/0.0049890)) J.K-1

=76.93 J.K-1

题目所给的Sm意义不明确,是标准熵还是始态熵?没有明确说明。极可能是标准熵,这时 S1=nSm+nCp,mln(p’/p )=(1*134+1*(12.471+8.315)*ln(500/100)) J.K-1=167.5 J.K-1 S4= S1+ΔS =(167.5+76.93) J.K-1=244.43 J.K-1

ΔG=ΔH-T4S4+T1S1=(7703-670.6*244.43+300*167.5) J= -106 kJ

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