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第三章热力学第二定律

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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...

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