物化作业答案热力学第二定律学习教案

1、物化作业答案物化作业答案(d n)热力学第二定律热力学第二定律第一页，共18页。第三章第三章 热力学第二热力学第二(d r)(d r)定律定律第1页/共18页第二页，共18页。五、指出下列各过程中Q、W、U、H、S、A、G等热力学函数 哪些为零？ （1）理想气体绝热向真空膨胀； （2）理想气体恒温(hngwn)可逆膨胀； （3）理想气体不可逆恒温(hngwn)压缩； （4）理想气体节流膨胀； （5）真实气体节流膨胀过程。QWUHSAG0 00 00 00 0+ +- - -+ +- -0 00 0+ +- - - -+ +0 00 0- -+ + +0 00 00 00 0+ +- - -+

2、+- -0 00 00 00 00 0第2页/共18页第三页，共18页。11311 8.314273101.32722.4 10nRTpKPaV,32V mCR,52p mCR,21,21318.314303273374.132518.314303273623.552V mp mUnCTTJHnCTTJ 21,21121lnln5303101.32718.314ln1 8.314ln2273202.653.6083.683.6080.08p mTpSnCnRTpJ KSSSJ K 221 1221 1374.1380.0830383.682741045623.5580.0830383.6827

3、4796.05AUS TS TJAHS TS TJ 单原子(yunz)分子的理想气体， 第3页/共18页第四页，共18页。2、两个体积相等的玻璃球以旋塞隔开，分别储有1molO2和1molN2，温度均为298.15K，压力均为100KPa。在绝热条件下，打开旋塞，使两种气体混合。取两种气体为系统，求混合过程(guchng)的Q、W、U、H、S、A、G。（设O2和N2均为理想气体）0U0H2222122lnlnln2ln21 8.314ln21 8.314ln211.53ONONVVSn Rn Rn Rn RVVJ K 298.15 11.533438298.15 11.533438AUT ST

4、 SJGHT ST SJ 解：绝热，Q=0，又混合(hnh)过程温度不变，W=0第4页/共18页第五页，共18页。3、有10molCO2（视为理想气体）由25、1013.25KPa膨胀到25、101.325KPa。计算下列过程(guchng)中的S系，S环及S隔。假定过程(guchng)是：（1）可逆膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。11121013.25ln10 8.314ln191.4101.325pSnRJ Kp系，0U12lnpQWnRTp 1112ln191.4QpSnRJ KTp 环，1110SSS 环，隔，系，10S隔，1111191.4SSSJ K

5、 环，隔，系，解：（1）可逆膨胀(png zhng)等温可逆膨胀(png zhng)，理想气体(l xin q t)的等温可逆膨胀，【方法二】理想气体的等温可逆膨胀，第5页/共18页第六页，共18页。3、有10molCO2（视为理想气体）由25、1013.25KPa膨胀(png zhng)到25、101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆膨胀(png zhng)； （2）自由膨胀(png zhng)；（3）对抗外压101.325KPa膨胀(png zhng)。11191.4SSJ K 系,2系，0QST 环,21191.4SSSJ K 环,2隔,2系,2解：

6、（2）自由膨胀 与（1）始末(shm)态相同，理想气体的自由(zyu)膨胀，Q=0，第6页/共18页第七页，共18页。3、有10molCO2（视为理想气体）由25、1013.25KPa膨胀到25、101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆膨胀； （2）自由(zyu)膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。11191.4SSJ K 系,3系，3033033303300119101010910 8.314298.152231310QWpVVp VVpVpVpVp VnRTnRTnRTJ 外12231374.83298.15QSJ KT 环,3解：（3）对抗

7、外压101.325KPa膨胀与（1）始末(shm)态相同，恒外压101.325KPa下膨胀(png zhng)1191.474.83116.6SSSJ K 环,3隔,3系,3第7页/共18页第八页，共18页。121,1 36.0273-253 =720Jp mHnCTT 冰21 60096009JfusmHnH 323,1 75.3273-353 =-6024Jp mHnCTT 水123+0HHH解：1mol，T1=-20=253K的冰变为T2=0=273K的冰需吸热(x r)：1mol，T2=0=273K的冰变为T2=0=273K的水需吸热(x r)：1mol，T3=80=353K的水变为T

8、2=0=273K的水需放热：冰为完全融化。最后为冰水混合物。第8页/共18页第九页，共18页。1232123,+0fusmp mp mHHHnCTTxHnCTT 冰水1 3675.3273-3530 x 0.8827xmol23123,1221+lnln27360092731 36.0ln0.88271 75.3ln2.82253273353fusmp mp mHTTSSSSnCxnCTTTJ K 冰水设有x mol的冰融化(rnghu)，则实际过程为：1mol，T1=-20=253K的冰变为T2=0=273K的冰；x mol，T2=0=273K的冰变为T2=0=

9、273K的水；1mol，T3=80=353K的水变为T2=0=273K的水。第9页/共18页第十页，共18页。5、已知苯在101325Pa下于80.1沸腾,vapHm=30.878kJ/mol。液体苯的Cp,m=142.7Jmol-1K-1。今将40.53kPa，80.1的苯蒸气1mol，先恒温可逆压缩至101.325kPa，并凝结(nngji)成液态苯，再在恒压下将其冷至60。求整个过程的Q、W、U、H及S。 001112122280.1353.3353.3=60333.240.53101.325TCKTKTTCKpKPapKPappggll 恒温可逆可逆相变恒压降温10U10H111112

10、40.53ln1 8.314353.3ln2691.452691.45101.325pWnRTJQWJp 111240.53ln1 8.314ln7.618101.325pSnRJ Kp 解：恒温(hngwn)可逆22211 8.314353.32937.34lggWp VVp VnRTJ 222308782937.3427940.7UQWJ 12213087887.40353.3HSJ KT 可逆相变2230878VapmQHHJ 因为(yn wi)恒温，第10页/共18页第十一页，共18页。5、已知苯在101325Pa下于80.1沸腾,vapHm=30.878kJ/mol。液体(yt)苯的

11、Cp,m=142.7Jmol-1K-1。今将40.53kPa，80.1的苯蒸气1mol，先恒温可逆压缩至101.325kPa，并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷至60。求整个过程的Q、W、U、H及S。 001112122280.1353.3353.3=60333.240.53101.325TCKTKTTCKpKPapKPappggll 恒温可逆可逆相变恒压降温解：33,212333123,11 142.7333.2353.32868.3002868.3333.2ln1142.7ln8.36353.3p mp mQHnCTTJWdVUQWJTSnCJ KT 凝聚系统，123123123123123

12、2691.45308782868.336.4372691.452937.3405.6280279402868.330.8090308782868.333.7467.61887.408.36103.08QQQQKJWWWWKJUUUUKJHHHHKJSSSSJ K 1恒压降温(jing wn)整个(zhngg)过程：第11页/共18页第十二页，共18页。6、有1mol理想气体，初态为T1=298.2K，P1=100KPa，经下列三种过程达终态P2=600KPa。计算下列过程的Q、W、U、H、G、A和S隔。（1）恒温可逆过程；（2）绝热可逆压缩(y su)；（3）自始至终用600KPa的外压恒温压

13、缩(y su)。已知系统的Cp,m=7R/2，初态的标准熵Sm(298K)=205.3 JK-1mol-1。10U10H10S隔，111211111111111111100ln1 8.314298.2ln44426004442298.214.904442298.214.904442pWnRTJpQWJAUT ST SJGHT ST SJ 1S隔，11121111111100ln1 8.314ln14.906004442-14.90298.20pSnRJ KpQSJ KTSSS 环，环，个，解：恒温(hngwn)可逆因为理想气体的恒温(hngwn)可逆过程，所以【方法(fngf)二求 】 第12

14、页/共18页第十三页，共18页。6、有1mol理想气体，初态为T1=298.2K，P1=100KPa，经下列三种过程达终态P2=600KPa。计算下列过程的Q、W、U、H、G、A和S隔。（1）恒温可逆过程；（2）绝热可逆压缩；（3）自始至终用600KPa的外压恒温压缩。已知系统(xtng)的Cp,m=7R/2，初态的标准熵Sm(298K)=205.3 JK-1mol-1。 222,20000QSSS环，隔，,72=1.452p mV mRCCR 111 1.41.41 1.41.4112222100298.2600497.5pTpTTTK2,212,212212122121518.314497

15、.5298.241422718.314497.5298.2579924142205.3497.5298.236.775799205.3497.5298.235.12V mp mUnCTTJHnCTTJAUS TTKJGHS TTKJ 解：绝热可逆，所以(suy)第13页/共18页第十四页，共18页。6、有1mol理想气体，初态为T1=298.2K，P1=100KPa，经下列三种过程达终态P2=600KPa。计算下列过程的Q、W、U、H、G、A和S隔。（1）恒温可逆过程；（2）绝热可逆压缩；（3）自始至终用600KPa的外压恒温压缩。已知系统(xtng)的Cp,m=7R/2，初态的标准熵Sm(298K)=205.3 JK-1mol-1。 313113131310014.9044424442UUHHSSJ KAAJGGJ 321221222 1221 1111333133 ,11333,6655 8.314298.212.4012.4012.40 1041.58298.2+-14.90+41.58=26.67WpVVp VVp Vp Vp VpVnRTnRTnRTKJQWKJQSJ KTSSSJ K 外环环隔解：恒外压恒温压缩与始末态相同(xin tn)，所以第14页/共18页