物理化学课件32知识分享

1、1物理化学课件物理化学课件322 液体、固体变温过程：液体、固体变温过程：TnCHQQppr,rddm, (1) 单纯单纯pVT变化过程熵变的计算变化过程熵变的计算TTnCSpd21TTm, TTnCSpd21TTm, 恒压变温过程：恒压变温过程：变压变温过程：变压变温过程：TTnCSTTpd21m, 压力变化不大时压力变化不大时,忽略压力对熵的影响忽略压力对熵的影响 TQSrd 3 理想气体理想气体VpTnCWUQVrdddm,r rrdWQWQU VVnRTTnCTVpTTnCTQSVVdddddm,m,r 12某过程某过程可逆过程可逆过程41212m,lnlnVVnRTTnCSV 121

2、2m,lnlnppnRTTnCSp 12m,12m,lnlnVVnCppnCSpV 对混合物中的某一组分来说，公式中的对混合物中的某一组分来说，公式中的 p 是该组是该组分的分的分压力分压力，体积为该气体实际占有的体积，体积为该气体实际占有的体积(混合气体混合气体的的总体积总体积，而不是分体积，而不是分体积)。纯纯pg混合混合pg混合混合pg中某组分中某组分5(1) 有系统如下图有系统如下图已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后气体混合达已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后气体混合达到平衡，试求：混合过程的到平衡，试求：混合过程的S 例例1:pg,A p1=150kPaT1=300KVA,1=10m

3、3pg,Ap2=150kPaT2=300KVA,2=5.0m3pg,A p =150kPaT =300KV=15m3 同温同压的同种气体同温同压的同种气体，混合后，气体的状态没有，混合后，气体的状态没有改变，则系统的熵也没有改变。所以改变，则系统的熵也没有改变。所以 mixS = 解：解： 6(2) 有系统如下图有系统如下图pg,A p1=150kPaT1=300KVA=10m3pg,Bp2=150kPaT2=300KVB=5.0m3已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后A、B混合混合达到平衡，试求：混合过程的达到平衡，试求：混合过程的S BBABABAAVVVR

4、nVVVRnS lnlnmixpg,A+B p =150kPaT =300KV=15m3AAVVRnSlnA BBVVRnSlnB 解：解： 7有系统如下图有系统如下图单原子单原子pg,A pA1=150kPaTA1=300KVA1=10m3双原子双原子pg,BpB1=300kPaTB1=400KVB1=5.0m3已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后A、B混合混合达到平衡，试求：混合过程的达到平衡，试求：混合过程的SHU 、(3)mol4 .6011 ,1 ,1 , AAAARTVpnmol0 .4511 ,1 ,1 , BBBBRTVpn8单原子单原子pg,A

5、pA1=150kPaTA1=300KVA1=10m3双原子双原子pg,BpB1=300kPaTB1=400KVB1=5.0m3单原子单原子pg,A + 双原子双原子pg,BpT2V=15m3Q=0,dV=00 UQQV 0,12,12, BmVBAmvABATTgBCnTTgACnUUUKT55.3552 1212 Bm,pBAm,pABATTg,BCnTTg,ACnHHH 9单原子单原子pg,ApA1=150kPaTA1=300KVA1=10m3双原子双原子pg,BpB1=300kPaTB1=400KVB1=5.0m3单原子单原子pg,A + 双原子双原子pg,BpT2V=15m3Q=0,d

6、V=0BASSS A,1A,12m,lnln),(VVRnTTgACnSAVAA A,1B,12m,lnln),(VVRnTTgBCnSBVBB 1212m,lnlnVVnRTTnCSV 10例例2：1mol理想气体在恒温下体积增加理想气体在恒温下体积增加10倍，求系倍，求系统的熵变，环境的熵变。统的熵变，环境的熵变。设此过程为可逆过程设此过程为可逆过程 设为真空膨胀过程设为真空膨胀过程pg,n=1mol p1 V1pg,n=1molp2 V2 =10 V1恒温恒温11解：解：112KJ15.19110ln314. 81ln VVnRS系系pg,n=1mol p1 V1pg,n=1molp2

7、V2 =10 V1恒温可逆恒温可逆 环环系系环环TQS 恒温可逆过程恒温可逆过程 TVpUdd112KJ15.19ln VVnR12112KJ15.1910ln314. 81ln VVnRS系系pg,n=1molp1V1pg,n=1molp2 V2 =10 V1 0环环系系环环TQS0d0d, UTpg恒温向真空膨胀过程恒温向真空膨胀过程p外外=0 dT=000 Wp外外WQU d0 Q13例例3： 4mol某双原子理想气体，由始态某双原子理想气体，由始态600K，100kPa绝热可逆压缩至压力为绝热可逆压缩至压力为1000kPa，问需要多少功？问需要多少功？Qr=0pg,n=4molT2=p

8、2 =1000kPapg,n=4molT1=600Kp1 =100kPa4 . 15 . 25 . 2, RRRCCmVmp 111212ppTTK4 .11582 T kJ4 .4612, TTnCUmv0 QkJ4 .46 UW0 rQ0lnln1212, ppnRTTnCSmpK.T411582 0 S 14例例4：某双原子理想气体：某双原子理想气体4mol ，由，由600K，100kPa的的始态经绝热压缩到始态经绝热压缩到1000kPa,需消耗功需消耗功60kJ, 求过程的求过程的)(S)(S环环、系系 pg,n=4molT1=600Kp1 =100kPapg,n=4molT2=p2

9、=1000kPaQ=00 QWU 10006012 TTnCm,VK6 .13212 T11212,KJ34.15lnln)( ppnRTTnCSmp系系 环环系系环环TQS)(0 15(2) 相变过程熵变的计算相变过程熵变的计算可逆相变可逆相变THTQS21r 可逆相变可逆相变: dT=0,dp=0 BBpT,HQQp,rrd THSmn 不可逆相变不可逆相变设计过程设计过程 途径中的每一步必须可逆；途径中的每一步必须可逆；途径中每步途径中每步 S 的计算有相应的公式可利用；的计算有相应的公式可利用；有计算每步有计算每步 S 所需的热数据。所需的热数据。161molJ9916 mlsHCp,

10、m(l)=126.80J mol-1 K-1 Cp,m(s)=122.6J mol-1 K-1 n=1mol C6H6（l） p1 =101.325kPaT1=268.2Kn=1mol C6H6（s） p1 =101.325kPaT1=268.2K例例5：求：求101.325kPa、-5时时1mol液态苯凝固过程的液态苯凝固过程的 H 和和 S。已知苯的正常熔点为。已知苯的正常熔点为5 。17 Hn=1mol C6H6（l） p1 =101.325kPaT1=268.2K1H 3H 2Hn=1mol C6H6（s） p1 =101.325kPaT1=268.2Kn=1mol C6H6（l） p

11、2 =101.325kPaT2=278.7Kn=1mol C6H6（s） p2 =101.325kPaT2=278.7K J9874510612219916510812612112321 ).(.TTsnCHnTTlnCHHHHm,pmSlm,p 18 Sn=1mol C6H6（l） p1 =101.325kPaT1=268.2K1S 3S 2S 12,1lnTTlCnSmp 222THnTHnSmlsmSl 21,3lnTTsCnSmp n=1mol C6H6（s） p1 =101.325kPaT1=268.2Kn=1mol C6H6（l） p2 =101.325kPaT2=278.7Kn=

12、1mol C6H6（s） p2 =101.325kPaT2=278.7K1321KJ4235 .SSSS 19 Cp,m(l)= 111.46 J mol-1 K-1 Cp,m(g)=65.44J mol-1 K-1求求10mol乙醇在正常沸点乙醇在正常沸点(78.37 )气化时的气化时的 S。 Sn=10mol （l） p1=101.325kPaT1=351.52Kn=10mol （g） p1=101.325kPaT1=351.52K例例6：已知乙醇在：已知乙醇在25的饱和蒸气压为的饱和蒸气压为7.955kPa,摩摩尔蒸发焓为尔蒸发焓为42.59kJ mol-1,201S Sn=10mol

13、（l） p1=101.325kPaT1=351.52K3S 2S 12,1lnTTlnCSmp 22THnSmvap n=10mol （g） p1=101.325kPaT1=351.52Kn=10mol （l） p2=7.955kPaT2=298.15Kn=10mol （g） p2=7.955kPaT2=298.15K321SSSS 解：解：2121m,lnlnppnRTTnCSp3 21例例7: 在在-10 ,101.325kPa下，下，1mol水结冰，计算该过水结冰，计算该过程的程的 (系系)、 ，并判断该过程能否自发进行。，并判断该过程能否自发进行。S 已知：水在已知：水在-10, 10

14、1.325kPa下结冰放热下结冰放热5628J mol-1 -10水的饱和蒸汽压为水的饱和蒸汽压为285.7Pa -10冰的饱和蒸汽压为冰的饱和蒸汽压为260.0Pa)(环Sn=1mol H2O(l)p2 =285.7PaT =263.15Kn=1mol H2O(g)p2 =285.7PaT =263.15Kn=1mol H2O(g)p3 =260.0PaT =263.15Kn=1mol H2O(s)p3 =260.0PaT =263.15K221S 5S n=1mol H2O(l) p1 =101.325kPaT =263.15Kn=1mol H2O(s) p1 =101.325kPaT =

15、263.15Kn=1mol H2O(l)p2 =285.7PaT =263.15Kn=1mol H2O(g)p2 =285.7PaT =263.15K2S n=1mol H2O(g)p3 =260.0PaT =263.15Kn=1mol H2O(s)p3 =260.0PaT =263.15K4S 3S S THHppnRSSi4223ln 1S 0 2S TH2 23lnppnR 3S 4S TH4 5S 0 23)(系系S 3H1H 5H n=1mol H2O(l) p1 =101.325kPaT =263.15Kn=1mol H2O(s) p1 =101.325kPaT1=263.15K

16、Hn=1mol H2O(l)p2 =285.7PaT =263.15Kn=1mol H2O(g)p2 =285.7PaT =263.15K2H n=1mol H2O(g)p3 =260.0PaT =263.15Kn=1mol H2O(s)p3 =260.0PaT =263.15K4H JHHH562842 0 ? 0 ? 0 水在水在-10, 101.325kPa下下结冰放热结冰放热5628J mol-1TQS系系环环 )(HQ 系系多步多步混合混合24例例8： 4mol某双原子理想气体，由始态某双原子理想气体，由始态600K，1000kPa依次经历下列过程：依次经历下列过程：绝热反抗绝热反抗

17、600kPa恒定的环境压力，膨胀至平衡态恒定的环境压力，膨胀至平衡态再恒容加热至压力为再恒容加热至压力为800kPa最后再绝热可逆膨胀至压力为最后再绝热可逆膨胀至压力为500kPa的末态。的末态。试求整个过程的试求整个过程的SHUWQ 、 pg,n=4molT1=600Kp1 =1000kPapg,n=4molT3=p3 =800kPapg,n=4molT2=p2 =600kPadV=0pg, n=4molT4=p4 = 500kPaQr=0Q=0p外外p2/T2= p3/T3T2= ? 114343 ppTT25pg,n=4molT1=600Kp1 =1000kPapg,n=4molT3=p

18、3 =800kPapg,n=4molT2=p2 =600kPadV=0pg, n=4molT4=p4 = 500kPaQr=0SHUWQ ,Q=0p外外T2= ?01 Q121WU 112212,pnRTpnRTpTTnCmV外外KT43.5312 26 V2=V3 p2/T2= p3/T3K.T577083 4 . 15 . 25 . 2, RRRCCmVmp ppTT114343 KT53.6194 pg,n=4molT1=600Kp1 =1000kPapg,n=4molT3=708.57Kp3 =800kPapg,n=4molT2=531.43Kp2 =600kPadV=0pg, n=4

19、molT4=619.53Kp4 = 500kPaQr=0SHUWQ ,Q=0p外外043 S0lnln3434m,43 ppnRTTnCSpKT53.6194 27J13101 QUW J162414, TTnCUmv J1472723,2321 TTnCQQQQQmv J227314, TTnCHmp11414,KJ78.26lnln ppnRTTnCSmpQ=0p外外dV=0Qr=0状态状态1状态状态2状态状态3状态状态428例例9：有系统如下图：有系统如下图单原子单原子pg,2mol TA1=273.15K双原子双原子pg,5mol TB1=373.15K 已知容器及隔板绝热良好，抽去隔

20、板后已知容器及隔板绝热良好，抽去隔板后A、B混混合达到平衡，试求：混合后的温度及混合过程的合达到平衡，试求：混合后的温度及混合过程的SHUWQ ,100kPa29单原子单原子pg,ApA1=TA1=273.15K双原子双原子pg,BpB1=TB1=373.15K单原子单原子pg,A + 双原子双原子pg,BpT2Q=0,dp=00 H 0,12,12, BmpBAmpABATTgBCnTTgACnHHHK.T933502 100kPa100kPa100kPa100kPa0 Q0d p .,12,12, BmVBAmvABATTgBCnTTgACnUUUWQU .UW 30 A1A,12Am,l

21、nlnVVRnTTCnSAVAA B1B,12Bm,lnlnVVRnTTCnSBVBB BASSS 单原子单原子pg,ApA1=TA1=273.15K双原子双原子pg,BpB1=TB1=373.15K单原子单原子pg,A + 双原子双原子pg,BpT2Q=0,dp=0100kPa100kPa100kPa100kPa311A1A,12Am,KJ91.22lnln ppRnTTCnSA,2ApAA1B1B,12Bm,KJ05. 5lnln ppRnTTCnSB,2BpBB BASSS 单原子单原子pg,ApA1=TA1=273.15K双原子双原子pg,BpB1=TB1=373.15K单原子单原子pg,A + 双