的热力学第二定律VIP免费

实用标准文档精彩文案第二章热力学第二定律练习参考答案1.1L理想气体在3000K时压力为1519.9kPa，经等温膨胀最后体积变到10dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。解:理想气体等温过程。ΔU=ΔH=0Wmax=21VVpdV=21VVVnRTdV=nRTln(V2/V1)=p1V1ln(V2/V1)=1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/1×10-3)=3499.7(J)=3.5(kJ)等温时的公式ΔS=21VVpdV/T=nRln(V2/V1)=Wmax/T=3.5×103/3000=1.17(J?K-1)2.1molH2在27℃从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10dm3，求体系的熵变。若使该H2在27℃从1dm3经恒温可逆膨胀至10dm3，其熵变又是多少？由此得到怎样结论？解:等温过程。向真空膨胀:ΔS=21VVpdV/T=nRln(V2/V1)(等温）=1×8.314×ln(10/1)=19.14(J?K-1)可逆膨胀:ΔS=21VVpdV/T=nRln(V2/V1)=1×8.314×ln(10/1)=19.14(J?K-1)状态函数变化只与始、终态有关。3.0.5dm370℃水与0.1dm330℃水混合，求熵变。解:定p、变T过程。设终态体系温度为t℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1g?cm-3)在此温度范围不变。查附录1可得Cp,m(H2O,l)=75.48J?K-1?mol-1。n1Cp,m(t-70)+n2Cp,m(t-30)=00.5×(t-70)+0.1×(t-30)=0解得t=63.3℃=336.3KΔS=ΔS1+ΔS2=+=n1Cp,mln(336.3/343)+n2Cp,mln(336.3/303)(定P时的公式ΔS=nCp,mln（T1/T2）)=(0.5×1/18×10-3)×75.48×ln(336.3/343)+(0.1×1/18×10-3)×75.48×ln(336.3/303)=2.36(J?K-1)3.336343TdTCnmp,13.336303TdTCnmp,2实用标准文档精彩文案4.有200℃的锡250g，落在10℃1kg水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的Cp,m=24.14J?K-1?mol-1。解:定p、变T过程。设终态体系温度为t℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1g?cm-3)在此温度范围不变。查附录1可得Cp,m(H2O,l)=75.48J?K-1?mol-1。n1Cp,m1(t-200)+n2Cp,m2(t-10)=0(250/118.7)×24.14×(t-200)+(1000/18)×75.48×(t-10)=0解得t=12.3℃=12.3+273.2=285.5KΔS=ΔS1+ΔS2=5.285473TdTCnmp,1+5.285283TdTCnmp,2=n1Cp,mln(285.5/473)+n2Cp,mln(285.5/283)=(250/118.7)×24.14×ln(285.5/473)+(1000/18)×75.48×ln(285.5/283)=11.2(J?K-1)5.1mol水在100℃和101.325kPa向真空蒸发，变成100℃和101.325kPa的水蒸气，试计算此过程的ΔS体系、ΔS环境和ΔS总，并判断此过程是否自发。解:设计恒T、恒p可逆相变过程，计算ΔS体系。已知水的蒸发热为40.67kJ?mol-1。ΔS体系=n×ΔH蒸发/T沸点=1×40.67×103/373=109(J?K-1) p外=0，∴W=0，Q实际=ΔU=ΔH-Δ(pV)=ΔH-p(Vg-Vl)=ΔH-pVg=ΔH-nRT=1×40.67×103-1×8.314×373=37.56×103(J)ΔS环境=-Q实际/T环境=-37.56×103/373=-100.7(J?K-1)ΔS总=ΔS体系+ΔS环境=109+(-100.7)=8.3(J?K-1)ΔS总＞0，该过程自发进行。6.试计算－10℃和101.325kPa下，1mol水凝结成冰这一过程的ΔS体系、ΔS环境和ΔS总，并判断此过程是否为自发过程。已知水和冰的热容分别为75.3J?K-1?mol-1和37.6J?K-1?mol-1，0℃时冰的熔化热为6025J?mol-1。解:设计可逆过程来计算ΔS体系。定p(101325Pa)下:H2O(l，263K)H2O(l，273K)H2O(s，273K)H2O(s，263K)ΔSΔSΔS13ΔS2ΔS1=21TTnCp,mdT/T=nCp,mln(T2/T1)=1×75.3×ln(273/263)=2.81(J?K-1)ΔS2=ΔH/T=1×(-6025)/273=-22.07(J?K-1)ΔS3=nCp,mln(T1/T2)=1×37.6×ln(263/273)=-1.40(J?K-1)ΔS体系=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-20.66(J?K-1)实用标准文档精彩文案ΔH263=ΔH273+263273ΔCp,mdT=(-6025)+(37.6-75.3)×(263-273)=-5648(J)ΔS环=-Q/T环=-(-5648)/263=21.48(J?K-1)ΔS总=ΔS体系+ΔS环境=(-20.66)+21.48=0.82(J?K-1)ΔS总＞0，该过程自发进行。7.有一物系如图所示，将隔板抽去，求平衡后ΔS。设气体的Cp均是28.03J?K-1?mol-1。1molO210℃,V1molH220℃,V解:纯pVT变化。设均为理想气体，终态体系温度为t℃，气体体系与环境间没有热传导。n1Cp,m1(t-283)+n2Cp,m2(t-293)=01×28.03×(t-283)+1×28.03×(t-293)=0解得t=15℃=15+273=288KΔS=ΔS1+ΔS2=[288283TdTCnmp,1+n1Rln21pp]+[288293TdTCnmp,2+n2Rln21pp]=[288283TdTRCnmp)(,1+n1Rln12VV]+[288293TdTRCnmp)(,2+n2Rln12VV]=[1×(28.03-8.314)×ln(288/283)+1×8.314×...