熵变计算示例.ppt

2 5熵变的计算及其应用 一 判据 0自发过程 0可逆过程 0不可能发生的过程 二 环境熵变 三 体系熵变 1 理想气体单纯p V T变化 恒容过程 恒压过程 例题 汽缸中有3mol 400K的氢气 在101 325kPa下向300K的大气中散热直到平衡为止 求氢气的熵变并判断过程进行的方向 已知 解 题中所谓的到平衡是指氢气的终态温度为300K 恒压过程有 判断 过程为自发过程 0 恒温过程 例题 1mol理想气体在298K时恒温可逆膨胀体积为原来的10倍 求熵变 若在上述始末态间进行的是自由膨胀过程 求熵变 并判断过程进行的方向 解 恒温过程有 自由膨胀 自由膨胀与恒温过程相同 因为始末态相同 状态函数不变 此为可逆过程 理想气体恒温内能不变 功为零 故热也为零 因此 所以 此为自发过程 理想气体恒温混合过程 对每种气体分别用恒温过程处理 3mol氮气 2mol氧气 例题 一300K绝热容器中有一隔板 两边均为理想气体 抽去隔板后求混合过程的熵变 并判断过程的可逆性 解 对隔离体系 此为自发过程 传热过程 根据传热条件 恒压或恒容 计算传热引起的熵变 若有体积或压力变化 则加上这部分的熵变 例题 1mol 300K的氢气 与2mol 350K的氢气在101 325kPa下绝热混合 求氢气的熵变 并判断过程进行的方向 解 因为是绝热过程 故有热平衡 此为自发过程 2 凝聚体系 由于凝聚体系特有的不可压缩性 只考虑温度对熵变的影响 3 相变过程 例题 已知苯在101 325kPa 80 1 时沸腾 其汽化热为30878J mol 液态苯的平均恒压摩尔热容为142 7J mol K 将1mol 0 4atm的苯蒸汽在恒温80 1 下压缩至1atm 然后凝结为液态苯 并将液态苯冷却到60 求整个过程的熵变 设苯蒸汽为理想气体 解 对于一些较复杂的过程可用一些示意图简示 能不能进行 例题 今有两个容器接触 外面用绝热外套围着 均处于压力101 325kPa下 一个容器中有0 5mol的液态苯与0 5mol的固态苯成平衡 在另一个容器中有0 8mol的冰与0 2mol的水成平衡 求两容器互相接触达到平衡后的熵变 已知常压下苯的熔点为5 冰的熔点为0 固态苯的热容为122 59J mol 苯的熔化热为9916J mol 冰的熔化热为6004J mol 0 5mol l0 5mol s 0 2mol l0 8mol s 5 0 解 分析 冰要熔化成水且水升温 苯要凝固且固态苯降温 热平衡为 例题 1Kg 273K的水与373K的恒温热源接触 当水温升至373K时 求水 热源熵变及总熵变 若水是先与323K的恒温源接触 达到平衡后再与373K的恒温源接触 并升温至373K 同样求水 热源熵变及总熵变 说明用何种方式升温既可使水升温至373K 又可使总熵变为零 参考答案 解 例题 1molH2O l 于0 1MPa下自25 升温至50 求熵变和热温商 并判断可逆性 1 热源温度700 2 热源温度100 已知 例题 100 101325Pa下1molH2O l 气化为101325Pa的水蒸气 已知此时H2O l 的蒸