热力学第二定律题解-new

1、一、选择题一、选择题热力学第二定律题解( )1. .理想气体在等温条件下，经恒外压压缩理想气体在等温条件下，经恒外压压缩 至稳定，变化中体系熵变及环境熵变应为：至稳定，变化中体系熵变及环境熵变应为： (A)S体体0,S环环0,S环环=0 (C)S体体0 (D)S体体，=， 0 ，= 0 ， 0或不能确定）或不能确定） 0 0 0 0 05. 理想气体经等温压缩过程，其理想气体经等温压缩过程，其 G_ A。（选填（选填 ，=，）=三、计算题三、计算题1、1 mol理想气体在理想气体在300K下，分别经过下列三下，分别经过下列三个过程，从个过程，从50 dm3膨胀到膨胀到100 dm3，计算各过程

2、，计算各过程的的Q，W， U， H及及 S。(1)可逆膨胀；可逆膨胀；(2)膨膨胀过程所作的功等于最大功的胀过程所作的功等于最大功的50 %；(3)向真空向真空膨胀。膨胀。解：（1）理想气体等温可逆膨胀 U = 0，H = 01r12rKJ76. 5J85.1728lnTQSVVnRTWQ（2）Q =W = 50 % Wr = 86444 J S = 576 JK1，U = 0，H = 0（3）Q = 0，W = 0，U = 0，H = 0 S = 576 JK1 2、在、在101.325kPa下，将下，将150g 0的冰放入的冰放入1kg 25的水中熔化，假设这是一个孤立系统，计的水中熔化，

3、假设这是一个孤立系统，计算该过程的熵变。已知算该过程的熵变。已知0时冰的熔化热为时冰的熔化热为6020 Jmol- -1，水的比热容为，水的比热容为4.184JK-1g-1。解：解：n(H2O,s)=150/18=8.33mol8.336020+150 4.184(T2-273)+1000 -273)+1000 4.184(T2-298)=0-298)=0解之得：解之得：T2=284.3K118.33 6020284.31504.184ln209.14J K273273S12284.31000 4.184ln199.02J K298S S= S1+ S2=10.12JK- -13、10mol理

4、想气体从理想气体从40冷却到冷却到20，同时体，同时体积从积从250dm3变化到变化到50dm3，如果该气体的定压，如果该气体的定压摩尔热容为摩尔热容为 ，求此过程的，求此过程的 S 。 11Kmol29.20J解：解：22,111lnln2935010 (29.28.314)ln10 8.314ln31325013.79 133.81147.6J KV mTVSnCnRTV 4、1mol水在水在100，101.325kPa下向真空蒸发，下向真空蒸发，变成变成100，101.325kP的水蒸汽，试计算此过程的水蒸汽，试计算此过程的的 S系系、 S环环、 S总总，并判断此过程是否自发过，并判断此

5、过程是否自发过程。已知水的蒸发热程。已知水的蒸发热 。 g1lm40.67kJ molH解：解：3140.67 10()109.03J K373glmHST系Q= U= H- -nRT=40.67103-8.314 -8.314 373=37.57kJmol- -13137.57 10(2)100.72J K373QST S= S(系系)+ S(2)=8.31JK-105、恒温恒压下将、恒温恒压下将1mol H2与与1mol O2混合，计算混合，计算此过程的熵变。假设此过程的熵变。假设H2与与O2为理想气体。为理想气体。 解：解：1ln2ln0.52 8.314ln0.511.53J KiiS

6、RnxR 6、在绝热容器中，将、在绝热容器中，将1kg20的水和的水和2kg80 的水混合，求此过程的的水混合，求此过程的 S。设水的平均比热。设水的平均比热容为容为4.18kJK - -1 kg- -1。解：解：1c(t- -20)=2 c(80 - - t)t=60; T=333K1111333ln1 4.18 ln534.9J K293TSmcT 1222333ln2 4.18 ln487.6J K353TSmcT 112=534.9487.647.3J KSSS 7、某理想气体与温度为、某理想气体与温度为TK的大热源相接触，的大热源相接触，作等温膨胀，吸热作等温膨胀，吸热QJ，所做的功

7、是变到相同，所做的功是变到相同终态的最大功的终态的最大功的20%，求系统的熵变。，求系统的熵变。解：解： 理想气体等温膨胀有：理想气体等温膨胀有：0 UQW 而而 W0=0.2WR =- -Q WR =5QQR= 5Q5QST8、将、将1mol苯蒸汽由苯蒸汽由80.1、40530Pa冷凝成冷凝成60、101325Pa的液体苯，求此过程的的液体苯，求此过程的 S。已。已知苯的正常沸点为知苯的正常沸点为80.1，苯的气化热，苯的气化热为为 ，苯的比热容为，苯的比热容为 。假设苯蒸气可视为理想气体。假设苯蒸气可视为理想气体。 1mol30878J11Kg1.799J解：解：C6H6(g),80.1,

8、p1C6H6(l),60,p2 SC6H6(g),80.1,p2C6H6(l),80.1,p2 S1 S2 S3 S= S1+ S2+ S31266211ln(C H )ln40532308783338.314 ln78 1.799ln1013253533537.6287.478.18103.27J KglmbHpTSnRmCpTT 9、某化学反应在等温等压（、某化学反应在等温等压（25、101325Pa）下进行，放热下进行，放热41.84kJ，假定在相同条件下使反，假定在相同条件下使反应通过可逆电池来完成，这时放热应通过可逆电池来完成，这时放热8.37kJ。（1）计算该反应的）计算该反应的

9、S；（2）当反应按前一过程进行时，计算环境的）当反应按前一过程进行时，计算环境的熵变及大孤立系统的熵变，并判断过程是否自熵变及大孤立系统的熵变，并判断过程是否自发进行；发进行；（3）计算系统可能做的最大非体积功。）计算系统可能做的最大非体积功。解：解：（1）系统的熵变由可逆热计算）系统的熵变由可逆热计算3118.37 10 J28.09J K298KRQST （2）前一过程的环境熵变为：）前一过程的环境熵变为：3141.84 10 J 140.4J K298KiRQST(环环)S(孤孤)S(环环)S(系系)= += 140.4-280.9=112.30可以自发进行。可以自发进行。（3）在等压，

10、且做非体积功时：）在等压，且做非体积功时：pHQW41.84( 8.37)33.47kJpWHQ 10、液态水在、液态水在25的标准摩尔熵为的标准摩尔熵为 ，热容为，热容为 ，水蒸，水蒸气的热容为气的热容为 。求。求200时水蒸汽的标准摩尔熵。时水蒸汽的标准摩尔熵。 11Kmol69.94J11Kmol75.3J/K103 .111 .30)KmolJ/(311TCp解：解：373473,2983733-11(473K)(298K)dd3734067047369.9475.3ln30.1ln11.3 10100298373373204.15J Kmolgp mp mlmmmbCCHSSTTTT

11、T11、计算在、计算在800K时反应时反应 的的 。已知：。已知： Fe O (s)4H (g)3Fe(s)4H O(g)3422OmrSO11m(298K)/(J Kmol )S11,(298K)/(J Kmol )p mCFe3O4(s) H2(g) Fe(s) H2O(g) 146.4 130.70 27.15 188.25 143.42 28.83 25.23 33.57 解：解：Fe O (s)4H (g)3Fe(s)4H O(g)3422-11(298K)( , )3 27.154 188.254 130.7 146.4165.25J KmolmBmSSB T 800r,mrmrm

12、298-11(800K)(298K)dT800165.25(33.57 425.23 34 28.83 143.42298800165.28( 48.77)ln117.09J Kmol298pCSSTnl 12、1mol理想气体在理想气体在273K下，分别经过下列三下，分别经过下列三种过程从种过程从22.4dm3膨胀到膨胀到44.8dm3，计算各过程，计算各过程的的Q 、W 、 U 、 H、 S、 A和和 G（1）可逆）可逆膨胀；（膨胀；（2）系统做功）系统做功418J的不可逆膨胀。的不可逆膨胀。 解：解：(1)理想气体等温可逆过程理想气体等温可逆过程 U = H=02144.8ln8.314

13、 273ln22.41573JVWQnRTV 115735.76J K273S A= U -T S=- -1573J G H -T S=- -1573J(2) U = H=0 G H -T S=- -1573J A= U -T S=- -1573J115735.76J K273SW=- -Q=- -418J解：解：13、计算下列相变的、计算下列相变的 和和 。巳知。巳知CH3OH在正常沸点在正常沸点337K时的摩尔蒸发热为时的摩尔蒸发热为349 ，设蒸气为理想气体。，设蒸气为理想气体。CH3OH（l,337K, ) CH3OH(g,337K, )1kJ molmGp12pmHCH3OH（g,3

14、37K, )pmGCH3OH（l,337K, ) CH3OH(g,337K, )p12pmHm,1Hm,1Gm,2Hm,2G1mm,1m,2349kJ molHHH mm,1m,2GGG m,20H（理想气体的等温过程）（理想气体的等温过程）2211m,221dd1ln8.314 337 ln19422ppppnRTGV ppppRTJp m,10G（等（等T等等p可逆）可逆）14、应用标准摩尔生成焓和标准摩尔熵数据，、应用标准摩尔生成焓和标准摩尔熵数据，计算反应计算反应的标准摩尔吉布斯函数变的标准摩尔吉布斯函数变 ，并判断该反，并判断该反应在标准状态下能否自发进行。应在标准状态下能否自发进行。 (g)O21(g)HO(l)H222OmrG(g)O21(g)HO(l)H222解：解：1fm(kJ mol )H-11m(J Kmol )S- -285.83 0 069.91 130.68 205.14-11rm1205.14