第三章热力学第二定律

1 第三章 热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1） 热机效率； （2） 当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3.5 高温热源温度，低温热源。今有 120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1） 可逆热机效率。 （2） 不可逆热机效率。 （3） 不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 2 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成 100℃的水，求过程的。 （1） 系统与 100℃的热源接触。 （2） 系统先与 55℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。 （3） 系统先与 40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此 3 3.8 已知氮（N2, g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为 将始态为300 K，100 kPa下1 mol的N2(g)置于1000 K的热源中，求下列二过程（1）经恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的。 解：在恒压的情况下 在恒容情况下，将氮（N2, g）看作理想气体 将代替上面各式中的，即可求得所需各量 4 3.9 始态为，的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化到，的末态。求各步骤及途径的。 （1） 恒温可逆膨胀； （2） 先恒容冷却至使压力降至 100 kPa，再恒压加热至； （3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至 100 kPa，再恒压加热至。 解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，U = 0，因此 （2） 先计算恒容冷却至使压力降至 100 kPa，系统的温度 T: （3） 同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至 100 kPa时系统的温度 T: 根据理想气体绝热过程状态方程， 5 各热力学量计算如下 2.12 2 mol双原子理想气体从始态300 K，50 dm3，先恒容加热至400 K，再恒压加热至体积增大到100 dm3，求整个过程的。 解：过程图示如下 先求出末态的温度 因此， 6 两个重要公式 对理想气体 3.17 组成为的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10 mol，从始态，绝热可逆压缩至的平衡态...