热力学基础习题课PPT课件

一 选择题 1B2D3C 1 处于下列哪种情况时 实际气体的行为与理想气体相近 A 高温高压B 高温低压C 低温高压D 低温低压2 下列各组量中皆为状态函数的是 A T Cp S WB V CV m S UC T C S QD p Cp S U3 隔离系统发生一不可逆反应 以下各量为零的是 A UB SC UD S 4 吉布斯函数的含义应该是什么 A 是体系能用于对外做功的能量 B 是体系能用于对外做有用功的能量 C 是在可逆条件下能用于对外做有用功的能量 D 是在等温等压可逆条件下能用于对外做有用功的能量 E G H TS 4 E 5 1mol理想气体 1 经定温自由膨胀使体积增加1倍 2 经定温可逆膨胀使体积增加1倍 3 经绝热自由膨胀使体积增加1倍 4 经绝热可逆膨胀使体积增加1倍 在下列结论中何者正确 A S1 S2 S3 S4 B S1 S2 S3 S4 0 C S1 S4 S2 S3 D S1 S2 S3 S4 0 二 思考判断题 1 封闭系统经可逆循环后系统的熵不变 经不可逆循环后系统的熵增大 2 10g水在373 2K 101325Pa下气化为同温同压的蒸气 因 S 0 过程可自发进行 3 1mol水等温等压气化为水蒸气 因T不变 蒸气为理想气体 故有 U 0 H 0 4 一定量理想气体进行等压膨胀 必有 U 0 H 0 5 封闭系统等温过程 G随p的升高而增大 6 25 时H2 g 的标准摩尔燃烧焓等于25 时H2O g 的标准摩尔生成焓 三 计算题 题2 4 41molO2 800K 1 0MPa恒外压绝热膨胀到100kPa 求 1 终态温度 2 S 已知Cp m 29 36Jmol 1K 1 题1 4 41molO2 800K 1 0MPa绝热可逆膨胀到100kPa 求 1 终态温度 2 S 已知Cp m 29 36Jmol 1K 1 可逆绝热 S 0 带入数据算出T2 418 9K 绝热 U W T2 596 2K U nCV m T2 T1 S S1 S2 nRln p1 p2 S S1 S2 4 41mol 8 314Jmol 1K 1 ln 1 0MPa 0 1MPa 38 07JK 1 84 42JK 1 46 35JK 1 题3 计算2mol镉从25 加热至727 的熵变化 已知 镉的正常熔点为321 fusHm 6108 64J mol 1 相对原子质量为112 4 Cp m Cd l 29 71J mol 1 K 1 Cp m Cd s 22 48 10 318 10 3T K J mol 1 K 1 题解 在25 727 的温度区间 金属镉将发生熔化现象 可设计如下过程 S S1 S2 S3 37 61 20 56 30 94 89 11J K 1 题4 求1mol水在373K 202kPa下变为同温 同压的水蒸气 求 H S G 已知水在373K 101kPa下的 vapHm 40640J mol 1 解 这是一个不可逆过程 须设计一个等温等压的可逆途径计算 H S G 可逆途径如下 H2O l 373K 101kPa H2O g 373K 101kPa 等温等压可逆相变 H2O l 373K 202kPa H2O g 373K 202kPa 等温可逆膨胀 等温可逆压缩 H1 S1 G1 H2 S2 G2 H S G H3 S3 G3 H H1 H2 H3 S S1 S2 S3 G G1 G2 G3 H2O l 373K 202kPa H2O g 373K 202kPa H2O l 373K 101kPa H2O g 373K 101kPa 等温可逆膨胀 等温可逆压缩 等温等压可逆相变 H1 S1 G1 H2 S2 G2 H S G H3 S3 G3 H H1 H2 H3 S S1 S2 S3 G G1 G2 G3 H1 0 S1 0 G1 0 G2 0 H3 0 故 G G3 nRTln p2 p1 a H H2 n vapHm b S S2 S3 n vapHm T nRln p2 p1 c G G3 nRTln p2 p1 1 00mol 8 3145J mol 1 K 1 373K ln 202 101 2149 6J H H2 n vapHm 1 00mol 40640J mol 1 40640J S S2 S3 n vapHm T nRln p2 p1 40640J 373K 1 00mol 8 3145J mol 1 K 1 373K ln 202 101 114 7J K 1 dH TdS Vdp 前边讲 H1 0 S1 0 G1 0 有没有道理 近似精度有多少 试着讨论一下 从而也了解前边学过的热力学公式的具体应用 2 2 代入 1 得 1 H T p dH V 1 T dp H V 1 T p 等压膨胀系数 373K时 H2O l 的Vm 1 878 10 5m3 mol 75 10 5 K H 1 878 10 5m3mol 1 1 373K 75 10 5 K 101 202 kPa 1 37J mol 1 设S S T p 令V为常数 积分得 ST V p2 p1 ST 1 878 10 5m3mol 1 75 10 5K 1 101 202 kPa 1 43 10 3J mol 1 K 1 GT V p2 p1 1 878 10 5m3mol 1 101 202 kPa 1 9J mol 1 题5 金属的Cp Cv dU TdS pdV等温对U求偏导数 等温压缩系数 等压膨胀系数 另外 V f T p 如果dV 0 对于CuCp CV 题6 已知下列热力学数据金刚石石墨 cHm B 298K kJ mol 1 395 3 393 4Sm B 298K J mol 1 K 12 435 69密度 kg dm 33 5132 260求 1 在298K时 由石墨转化为金刚石的Gibbs函数变化 rG m 2 298K时需要多大压力才能使石墨转化为金刚石 393 4 395 3 298 2 34 5 69 10 3 kJ mol 1 2 88kJ mol 1 解 2 Vm Vm 金刚石 Vm 石墨 12 0 10 3kg mol 1 dm3 kg 1 1 894 10 3dm3 mol 1 G rGm G1 G2 rGm Vm 金刚石 Vm 石墨 p p 欲使石墨变为金刚石 则 Gm 0 当T 298K时 rGm Vm p p 0 在298K时 当p 1 52 109Pa时 石墨可以变为金刚石 课题测验题 设373K 100kPa时 H2O g 的化学势为 1 373K 50kPa时 H2O g 的化学势为 2 如下关系式中正确的是 1 2 2 1 RTln2 3 2 1 RTln2 4 2 1 RTln0 5 1 3 解答 同一种物质的标准态化学势应该相同 所以 1与标准态化学势相同 即 将温度均为T 压力均为p1 物质的量分别为n1和4n1的O2和N2 视为理想气体 在定温 定压下混合 计算过程的 G 解 1 定温混合后 N2的分压变为4p1 5 O2的分压变为p1 5 课题测验题 则 2 定温混合后 N2的分压变为4p1 5