Question

在0℃、150kpa、0.2m³某双原子理想气体，恒压下加热到200℃，求过程的Q、W、△U、△H？

Answer 1

为了求解过程的Q、W、ΔU、ΔH，我们可以利用热力学中的基本方程和公式来计算。

首先，我们可以使用理想气体状态方程计算气体在初态和末态的体积：

V1 = nRT1/P1 = (1 mol)(8.31 J/(mol·K))(273.15 K)/(150 kPa) = 0.0155 m^3
V2 = nRT2/P2 = (1 mol)(8.31 J/(mol·K))(473.15 K)/(150 kPa) = 0.026 m^3

其中，n表示气体的摩尔数，R表示气体常数，T1和T2分别表示气体的初温度和末温度，P1和P2分别表示气体的初压力和末压力。

由于本题中气体是恒压加热，因此气体对外做功的大小可以使用以下公式计算：

W = PΔV = P(V2 - V1) = (150 kPa)(0.026 m^3 - 0.0155 m^3) = 1.46 kJ

其中，ΔV表示气体体积的变化。

接下来，我们可以使用热力学第一定律计算过程的热量变化：

ΔU = Q - W

其中，ΔU表示气体内能的变化，Q表示过程中吸收的热量。

根据理想气体的内能公式：

U = (3/2)nRT

我们可以计算出气体在初态和末态的内能：

U1 = (3/2)(1 mol)(8.31 J/(mol·K))(273.15 K) = 3116.7 J
U2 = (3/2)(1 mol)(8.31 J/(mol·K))(473.15 K) = 5380.7 J

因此，气体内能的变化为：

ΔU = U2 - U1 = 2264 J

带入热力学第一定律的公式中，可以得到：

Q = ΔU + W = 2264 J + 1.46 kJ = 3724 J

最后，我们可以使用以下公式计算过程中的焓变化：

ΔH = ΔU + PΔV = Q + PΔV

带入相应的数值，可以得到：

ΔH = 3724 J + (150 kPa)(0.026 m^3 - 0.0155 m^3) = 3771 J

因此，过程的Q为3724 J，W为1.46 kJ，ΔU为2264 J，ΔH为3771 J。

Answer 2

在这种情况下，因为是恒压加热，所以：

Q = ΔH
W = 0
ΔU = Q - W = ΔH

因为这是理想气体，所以我们可以使用理想气体方程计算△H，但是由于没有提供关于该气体的其他信息，因此无法计算。