《热力学第二定律》作业任务
第2章热力学第二定律
课程名称《物理化学》2.1 自发变化过程的共同特征1、热力学自发过程热力学自发过程：不需要借助人为（非自然）外力就能够发生的过程；热力学非自发过程：必须借助人为（非自然）外力才能够发生的过程；（1）自发传热↓（2）自发混合（扩散）↓（3）自发化学反应298K 101kPa2H2(g) + O2(g) —————→ 2H2O(l)2、热力学可逆过程体系经过一过程，若体系与环境能同时复原，则称该过程为热力学可逆过程。
例：气体的可逆膨胀或可逆压缩例：1 mol理想气体，在273.2K下1：由202.6 kPa 等温恒外压膨胀到101.3 kPa ；W1 = －1136 J Q1 = 1136 J2：由202.6 kPa等温可逆膨胀到101.3 kPa ；W2 = －1574 J Q2 = 1574 J3：由101.3 kPa等温恒外压压缩到202.6 kPa ；W3 = 2272 J Q3 =－2272 J 4：由101.3 kPa等温可逆压缩到202.6 kPa；W4 = 1574 J Q4 =－1574 J求过程的△U、△H、W、Q。
解：理想气体等温过程：△U = △H = 0等温恒外压膨胀或压缩：W = －Q = －P外(V2—V1)等温可逆膨胀或压缩：W = －Q =－nRT ln(V 2/V 1)————————→结果：例：可逆传热过程例：在标准压强下，将1.80 kg 水从273 K ①用373 K 热源加热到373 K ；②可逆加热加热到373 K ，分析其可逆性。
已知：C pm = 75.8 JK -1 mol -1 解：加热过程：Q = n C pm (T 2－T 1)= 100×75.8×100 = 758 kJ体系降温复原：Q = n C pm (T 1－T 2)= －100×75.8×100 = －758 kJ可逆加热：准备从273 K 到373 K 的热源无穷多个，相临热源温度相差无穷小，让水依次在273 K 到373 K 热源上加热。
热力学第二定律作业
热力学第二定律P1559.始态为T1=300K,P1=200KPa的某双原子理想气体1mol，经过下列不同途径变化到T2=300K，P2=100KPa ,求各途径的Q, ΔS:①等温可逆膨胀；②先恒温冷却至压力降至100KPa ,再恒压加热至300K；③先绝热可逆膨胀降至压力为100KPa，再恒压加热至300K；10.1mol理想气体在T=100K下，从始态100KPa经过下列各过程，求Q, ΔS, ΔSiso①可逆膨胀至末态压力50KPa（等温）；②反抗恒定外压50KPa膨胀至平衡态（等温）；③向真空自由膨胀至原来体积的2倍（等温）；20.将温度为300K，压力均为100KPa的100dm3的H2和50dm3的CH4恒温混合，求该过程的ΔS。
21.绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol 200K 50dm3的单原子理想气体A，另一侧为3mol 400K 100dm3的双原子理想气体B，将容器中的绝热隔板抽去气体A与B混合达到平衡，求过程的ΔS。
26.常温下冰的熔点为0℃,比熔化焓Δfus H=333.3J.g-1，水和冰的比定压热容分别为C p(H2O,S)=2.000J.g-1.K-1,系统的始态为一绝热容器中的1kg,25℃的水及0.5kg,-10℃的冰，求系统达到平衡态后过程的ΔS。
36.已知在101.325kPa 下，水的沸点为100℃，其比蒸发焓为-1，已知水和水蒸气在100-200℃之间的平均比vap H=2257.4kJ.kg热容分别为C p(H2O l)=4.224kJ.kg-1.K-1及Cp(H2O,g)=2.033kJ.kg-1.K-1，1kg101.325kpa下，120℃的过热水变成同样温度压力的水蒸汽，求该过程的ΔS及ΔG。
38.在-5 ℃,水和冰的密度分别为ρ(H2O,l)=999.2kg.m-3和ρ(H2O,s)=916.7kg.m-3，水和冰的相平衡压力为59.8MPa，1Kg-5℃的水在100KPa下，凝固成同样温度，压力下的冰，求该过程的ΔG。
《热力学第二定律》练习题
《热力学第二定律》练习题热力学第二定律练题题目一一个绝热内有两个热源，一个热源温度为300K，另一个热源温度为600K。
中有一个导热体，初始时导热体处于300K温度状态。
导热体与热源接触后，两个热源温度分别为400K和500K。
问导热体的最终温度是多少？题目二一台工作在卡诺循环的热机从高温热源吸热2000J，排出低温热源的热量为1200J。
求该热机的效率。
题目三一个封闭系统中，两个物体分别处于300K和400K的温度，它们之间的熵变为-30J/K。
求这个系统的总熵变。
题目四一个绝热内有两个物体，物体A的温度为200K，物体B的温度为400K。
若物体A的熵变为-20J/K，求物体B的熵变。
题目五一台冰箱将室内的空气冷却至零下20摄氏度。
根据热力学第二定律，这个过程是否可行？为什么？题目六在一次可逆过程中，一个物体的内能增加了300J，同时吸收了200J的热量。
求该过程对外界做的功。
题目七一个绝热内有两个物体，初始时它们的温度分别为300K和400K。
如果两物体的热容相等，并且它们之间的传热是可逆的，请计算它们最终的温度。
题目八一台制冷机从低温热源吸收1200J的热量，并将480J的热量排出高温热源。
求该制冷机的制冷量。
题目九一台热机从高温热源吸收了200J的热量，对外做了100J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
题目十一台理想的热机从高温热源吸热1000J，对外做了500J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
以上是《热力学第二定律》的练习题，请按照自己的理解回答。
江苏师范大学《物理化学》作业指导第3章 热力学第二定律
作业指导：第三章 热力学第二定律P. 2002.有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其C v,m =1.5R ，从始态273K ，100kpa ，变到终态298K,1000kpa ，计算该过程的熵变。
解：该过程为理想气体pVT 同时变化过程，直接套用熵变计算公式：，对于单原子理想气体，已知C v,m =1.5R ，则C p,m =2.5R.代数计算得：5.有一绝热箱子，中间用绝热隔板把箱子的容积一分为二，一边放1mol 300K ，100kPa 的单原子理想气体Ar(g)，另一边放2mol 400K,200kpa 的双原子理想气体N 2(g)。
若把绝热隔板抽去，让两种气体混合达平衡，求混合过程的熵变。
解：该题目为理想气体传热混合过程求熵变的问题。
将隔板抽去，系统达平衡后，Ar 和 N 2的温度和体积都发生变化。
先求平衡后的温度T 3.将整个箱子中的气体看作研究系统，因绝热，恒容，故，即 由上式解出末态温度T 3=376.9K 。
再求体积变化。
21,m 12d ln()D =+òT p T nC T p S nR p T 21,m 112,m 22111d ln()ln()ln100298(58.314ln 5 2.58.314ln )1000273 86.61--D =+=+=´´+´´×=-×òT p p T nC T p p T S nR nR nC p T p T J K J K0=D =Q U ()()21,312,223()()()(()0V m V m U U Ar U N n C Ar T T n C N T T D =D +D =-+-=1mol Ar(g) T 1=300K 100kpa2mol N 2(g) T 2=400K 200kpa1mol Ar(g) 2mol N 2(g) T 3抽去隔板混合前Ar 的体积混合前N 2的体积混合后总体积 混合过程Ar 的熵变 混合过程N 2的熵变 混合过程总熵变6.有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的Q ，W ，，和。
《热力学第二定律》作业 (2)
《热力学第二定律》作业1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 23,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。
解：1111112,212167.86273298ln)314.825)(5(10ln)314.8)(5(ln )(ln ln21---ΘΘ--⋅-=⋅⋅⨯+⨯⋅⋅=++=+=∆⎰K J KKmol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT TC p p nR S m V T T p2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆ ，S ∆，W 和Q 的值。
(1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀；(3) 对抗恒外压100kPa 。
解：(1)可逆膨胀0=∆U ，0=∆HkJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 331112=⋅⋅===--124.1530057.4-⋅===∆K J KkJT Q S (2) 真空膨胀0=W ，0=∆U ，0=∆H ，0=Q S ∆同(1)，124.15-⋅=∆K J S(3) 对抗恒外压100kPa 。
由于始态终态同(1)一致,所以U ∆，H ∆ ，S ∆同(1)。
0=∆U ，0=∆H124.15-⋅=∆K J SkJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=∆==3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ∆，H ∆ ，A ∆，G ∆，S ∆，iso S ∆，W 和Q 的值。
(1) 等温可逆压缩；(2) 等外压为600kPa 时的压缩。
热力学第二定律
第六章热力学第二定律绪 言一、热力学第二定律的任务：判断过程进行的方向和限度。
热力学第一定律是能量守恒与转化定律（第一类永动机不能制成），那么任何违反热力学第一定律的过程都不能发生。
然而，大量事实已证明，有些不违反热力学第一定律的过程也并不能发生。
大家都知道在自然界中存在许许多多朝一定方向自发进行的自然过程，即在一定条件无需人为地施加任何外力就能自动发生的过程。
例如：(1) 水从高处流向低处，直至水面的高度相同。
(2) 气体自动地从高压区流向低压区，直至压力相等。
(3) 两个温度不同的金属棒接触，热自动的从高温棒传向低温棒，直到温度相同。
(4) 浓度不均的溶液体系会自动地变成浓度均匀一致等等。
这些过程都属于自动发生的过程，但是从来也不会自动发生上述这些过程的逆过程，即水自动从低处流向高处。
虽然这些逆过程若能发生，也并不违反热力学第一定律。
从这还看出：自发过程都具有单向性、有限性。
所以说，热力学第一定律不能告述人们过程进行的方向及限度，要解决过程的方向和限度必须依赖于热力学第二定律。
所以热力学第二定律要解决的中心任务就是如何判断过程的方向和限度问题。
学习热力学第二定律的基本路线与讨论热力学第一定律相似，先从人们在大量实验中的经验得出热力学第二定律，建立几个热力学函数S 、G 、F，再用其改变量判断过程的方向与限度。
第一节自发变化的共同特征—不可逆性对周围发生的实际过程进行研究，依据热力学第二定律说明实际过程的不可逆性。
例1: 理想气体向真空膨胀过程。
该过程是一实际发生的过程，在此过程中Q1 = 0，W1 = 0，过程发生后体系的状态发生了变化（体积增大）。
若想使体系复原可以做到，只要消耗W2的功把气体压缩回去就行。
压缩过程中，气体会传给环境与W2相等的热∣Q2∣= W2，环境能不能复原取决于热能否全部转化为功而不再引起任何其它变化。
在学习可逆过程中知道，不可逆膨胀及反向不可逆压缩时W2≠∣W1∣，而是W2 >∣W1∣。
大学物理习题详解 热力学第二定律
©物理系_2012_09《大学物理AII 》作业 No.12 热力学第二定律一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）[ T ] 1．任何可逆热机的效率均可表示为：高低T T -=1η 解：P301，根据卡诺热机的效率[ F ] 2．若要提高实际热机的效率, 可采用摩尔热容量较大的气体做为工作物质。
解：P294-295，根据热机效率的定义吸净Q A =η，显然工作物质从高温热源吸收的热量越少，对外作的功越多，其效率越高。
根据热量的定义T C MmQ ∆=，温差一定的时候，摩尔热熔C 与热量成正比。
[ F ] 3．一热力学系统经历的两个绝热过程和一个等温过程，可以构成一个循环过程 解：P308题知循环构成了一个单热源机，这违反了开尔文表述。
[ F ] 4．不可逆过程就是不能沿相反方向进行的过程。
解：P303 [ T ] 5．一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，在此过程中A =0，Q =0，0=∆T ，0>∆S 。
解：P292，P313二、选择题：1．如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的a b c d a 增大为 a b ′c ′d a ，那么循环a b c d a 与a b ′c ′d a 所作的功和热机效率变化情况是： [ D ] (A) 净功增大，效率提高(B) 净功增大，效率降低(C) 净功和效率都不变 (D) 净功增大，效率不变 解：卡诺循环的效率121T T-=η只与二热源温度有关，曲线所围面积在数值上等于净功，所以净功增大，效率不变。
2．对于循环热机，在下面节约与开拓能源的几个设想中，理论上可行的是： [ B ] (A) 改进技术，使热机的循环效率达100%(B) 利用海面与海面下的海水温差进行热机循环作功 (C) 从一个热源吸热，不断作等温膨胀，对外作功 (D) 从一个热源吸热，不断作绝热膨胀，对外作功解：根据热力学第二定律，(A)是第二类永动机，是不可能制成的；(C)是单热源机；(D)是从热源吸热怎么作绝热膨胀。
大学_热力学第二定律教案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解热力学第二定律的基本概念；（2）掌握克劳修斯表述和开尔文表述；（3）理解熵的概念及其在热力学中的作用；（4）掌握热力学第二定律在现实生活中的应用。
2. 能力目标：（1）能够运用热力学第二定律解释实际问题；（2）培养逻辑思维和分析问题的能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对热力学第二定律的兴趣；（2）培养学生的科学精神和创新意识。
二、教学重点1. 热力学第二定律的基本概念；2. 克劳修斯表述和开尔文表述；3. 熵的概念及其在热力学中的作用；4. 热力学第二定律在现实生活中的应用。
三、教学难点1. 熵的概念及其在热力学中的作用；2. 热力学第二定律在现实生活中的应用。
四、教学过程（一）导入1. 引入热力学基本概念，如能量守恒定律；2. 提出问题：如何描述热力学过程的不可逆性？（二）新课讲解1. 热力学第二定律的基本概念：（1）孤立系统自发地朝向热力学平衡方向演化；（2）第二类永动机永不可能实现。
2. 克劳修斯表述和开尔文表述：（1）克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；（2）开尔文表述：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
3. 熵的概念及其在热力学中的作用：（1）熵是系统微观粒子无序程度的量度；（2）熵增定律：在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即熵）不会减小。
4. 热力学第二定律在现实生活中的应用：（1）热机效率；（2）能源利用；（3）生态学等领域。
（三）课堂练习1. 分析一个实际生活中的热力学现象，运用热力学第二定律进行解释；2. 讨论热力学第二定律在实际应用中的重要性。
（四）总结与作业1. 总结本节课所学内容；2. 布置作业：阅读相关资料，了解热力学第二定律在某一领域的应用，撰写一篇短文。
五、教学反思1. 本节课通过讲解热力学第二定律的基本概念、克劳修斯表述和开尔文表述、熵的概念及其在热力学中的作用等内容，使学生掌握了热力学第二定律的基本知识；2. 在课堂练习环节，引导学生运用所学知识分析实际问题，培养学生的实际应用能力；3. 通过本节课的学习，激发学生对热力学第二定律的兴趣，培养学生的科学精神和创新意识。
《热力学第二定律》 作业设计方案
《热力学第二定律》作业设计方案一、作业设计的背景热力学第二定律是热力学的重要定律之一，它揭示了自然界中能量转化和传递的方向性。
对于学生来说，理解和掌握热力学第二定律具有一定的难度，因此需要通过精心设计的作业来帮助他们加深对这一概念的理解和应用。
二、作业设计的目标1、帮助学生深入理解热力学第二定律的内涵和表述。
2、培养学生运用热力学第二定律分析和解决实际问题的能力。
3、提高学生的逻辑思维和科学推理能力。
4、激发学生对热力学的兴趣，培养科学探索精神。
三、作业的类型与内容（一）概念理解类作业1、简答题请简述热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述。
解释为什么热力学第二定律表明了热传递的方向性。
2、判断题热量总是从高温物体自发地传递到低温物体，这种说法是否符合热力学第二定律？（）第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律。
（）（二）计算应用类作业1、计算题有一个热机，从高温热源吸收 1000 J 的热量，向低温热源放出 600 J 的热量，计算该热机的效率。
如果要使其效率提高到 60%，需要对热机进行怎样的改进？一制冷机从低温热源吸收 200 J 的热量，向高温热源放出 400 J 的热量，计算该制冷机的制冷系数。
2、分析题分析一个实际的热机工作过程，指出哪些环节可能导致效率降低，并根据热力学第二定律提出改进的建议。
考虑一个绝热容器，内部被隔板分成两部分，分别装有不同温度的气体。
当隔板被抽去后，气体发生混合。
分析这个过程中热力学第二定律是如何起作用的。
（三）拓展探究类作业1、调研题调研生活中常见的热学现象，如空调、冰箱的工作原理，分析其中如何体现了热力学第二定律。
了解一些新型能源技术，如太阳能热水器、地热发电等，探讨它们与热力学第二定律的关系。
2、讨论题讨论热力学第二定律对人类社会发展的影响，例如能源利用和环境保护方面。
有人提出，如果能够突破热力学第二定律，将极大地改变人类的生活。
请思考这种观点的合理性，并阐述你的理由。
材料物理化学作业-热力学第二定律(1)
材料物理化学作业
第二章热力学第二定律
1．计算1mol Br2（s），从熔点7.320C变为沸点61.550C的Br2（g）的熵变。
已知Br2的摩尔质量为159.8g，Br2（s）的熔化热为67.71J·g-1，Br2（l）的热容为0.448J·K-1·g-1，蒸发热为182.80J·g-1。
2．在250C的恒温下，将1mol H2（压力为101.3kPa）与1mol CH4（压力为101.3kPa）混合，若
（1）混合后气体总压为101.3kPa；
（2）混合后气体总压为202.6kPa。
求此二过程的熵变。
设H2和CH4均为理想气体。
3．5mol氦由00C、101.3kPa变为250C、202.6kPa，求△S。
4．250C时将1mol氧从101.3kPa恒温可逆压缩至607.8kPa，求W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。
5．3570C，101.3kPa下，1mol的液体汞变为3570C，10.13kPa的汞蒸汽，求ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。
已知3570C，101.3kPa时汞的蒸发热为271.96J·g-1，汞的原子量为200.6。
6．在250C、101.3kPa下，1mol过冷水蒸气凝结为水，求过程的ΔG，已知液体水的摩尔体积为18cm3mol-1，250C时水的饱和蒸气压为3.167kPa。
《热力学第二定律》习题及答案
《热力学第二定律》习题及答案选择题1．ΔG=0 的过程应满足的条件是(A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程 (B) 等温等压且非体积功为零的过程 (C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程 答案：A2．在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵（A ）不变 (B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大答案：D 。
因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。
3．对任一过程，与反应途径无关的是(A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案：A 。
只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。
4．下列各式哪个表示了偏摩尔量： (A),,j i T p n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (B) ,,j i T V n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (C) ,,j i T V n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (D) ,,ji i T p n n μ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 答案：A 。
首先根据偏摩尔量的定义，偏导数的下标应为恒温、恒压、恒组成。
只有A和D 符合此条件。
但D 中的i μ不是容量函数，故只有A 是偏摩尔量。
5．氮气进行绝热可逆膨胀ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA ＝０ (D) ΔＧ＝０答案：B 。
绝热系统的可逆过程熵变为零。
6．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是(A)ΔG ≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立(B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小(C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生(D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。
答案：A 。
因只有在恒温恒压过程中ΔG ≤W'才成立。
7．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的(A)热不能自动从低温流向高温(B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化(C)第二类永动机是造不成的(D 热不可能全部转化为功答案：D 。
热力学第二定律习题
第二次作业热力学第二定律一、单选题1) 理想气体绝热向真空膨胀，则（）A. ∆S = 0，∆W = 0B. ∆H = 0，∆U = 0C. ∆G = 0，∆H = 0D. ∆U =0，∆G =02) 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是（）A. W = 0B. Q = 0C. ∆S > 0D. ∆H = 03) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则（）A. 可以从同一始态出发达到同一终态。
B. 不可以达到同一终态。
C. 不能确定以上A、B中哪一种正确。
D. 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定。
4) 求任一不可逆绝热过程的熵变∆S，可以通过以下哪个途径求得？（）A. 始终态相同的可逆绝热过程。
B. 始终态相同的可逆恒温过程。
C. 始终态相同的可逆非绝热过程。
D. B 和C 均可。
5) 在绝热恒容的系统中，H2和Cl2反应化合成HCl。
在此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？（）A. ∆r HmB. ∆rUmC. ∆rSmD. ∆rGm6) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内，其中左气室内氧气状态为p1=101.3kPa，V1=2dm3,T1=273.2K;右气室内状态为p2=101.3kPa,V2=1dm3,T2=273.2K；现将气室中间的隔板抽掉，使两部分气体充分混合。
此过程中氧气的熵变为： ( )A. ∆S >0B. ∆S <0C. ∆S =0D. 都不一定7) 1mol理想气体向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系、环境和孤立体系的熵变分别为：( )A.19.14J·K-1, -19.14J·K-1, 0B.-19.14J·K-1, 19.14J·K-1, 0C.19.14J·K-1, 0, 0.1914J·K-1D. 0 , 0 , 08) 1mol Ag(s)在等容下由273.2K加热到303.2K。
大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案
热力学第二定律课后习题答案习题1在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600 K 。
求整个过程的∆S 为若干？已知C V ,m ,A = 1.5 R ，C V ,m ,B = 2.5 R[题解]⎪⎩⎪⎨⎧B(g)2mol A(g)2mol ，，纯态 3001001K kPa，（）−→−−−−混合态，，2mol A 2mol B100kPa 300K 1+==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪p T 定容（）−→−−2混合态，，2mol A 2mol B 600K 2+=⎧⎨⎪⎩⎪T ∆S = ∆S 1 + ∆S 2，n = 2 mol∆S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ∆S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 所以∆S = 6nR ln2= ( 6 ⨯ 2 mol ⨯ 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1 [导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。
习题22 mol 某理想气体，其定容摩尔热容C v ，m =1.5R ，由500 K ，405.2 kPa 的始态，依次经历下列过程：(1)恒外压202.6 kPa 下，绝热膨胀至平衡态； (2)再可逆绝热膨胀至101.3 kPa ； (3)最后定容加热至500 K 的终态。
试求整个过程的Q ，W ，∆U ，∆H 及∆S 。
[题解] （1）Q 1 = 0，∆U 1 = W 1， nC V ,m （T 2－T 1）)(1122su p nRT p nRT p --=， K400546.2022.405)(5.11221211212====-=-T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，（2）Q 2 = 0，T T p p 3223111535325=-=-=--()γγγγ，， T T 320.42303==-()K（3）∆V = 0，W 3 = 0，Q U nC T T V 3343232831450030314491==-=⨯⨯⨯-=∆,()[.(.)].m J kJp p T T 434350030310131671==⨯=(.).kPa kPa 整个过程：Q = Q 1 + Q 2+ Q 3 =4.91kJ ，∆U = 0，∆H = 0，Q + W = ∆U ，故W =－Q =－4.91 kJ∆S nR p p ==⨯=--ln (.ln ..).141128314405616711475J K J K ··[导引]本题的变化过程为单纯pVT 变化，其中U 、H 和S 是状态函数，而理想气体的U 和H 都只是温度的函数，始终态温度未变，故∆U = 0，∆H = 0。
衡水学院-《物理化学》第三章-热力学第二定律-作业及答案
⑴系统与100℃的热源接触；
⑵系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；
⑶系统依次与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；
解：
[145-20]将温度均为300 K，压力均为100 kPa的100dm3的H2(g)与50dm3的CH4(g)恒温恒压下混合，求过程的ΔS。假定H2(g)和CH4(g)均可认为是理想气体。
解：
[146-25]常压下冰的熔点为273.15 K，比熔化焓Δfush=333.3J·g-1，水的比定压热容cp= 4.184 J·g-1·K-1。系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15 K的水及0.5kg，273.15 K的冰。求系统达到平衡后，过程的ΔS。
解：
[148-37]已知在100 kPa下水的凝固点为0℃，在-5℃时，过冷水的比凝固焓 ，过冷水和冰的饱和蒸气压分别为 及 。今在100 kPa下，有-5℃1 kg的过冷水变为同样温度、压力下的冰，设计可逆途径，分别按可逆途径计算过程的ΔG及ΔS。
解：
[148-38]已知在-5℃，水和冰的密度分别为 和 。在-5℃，水和冰的相平衡压力为59.8MPa。今有-5℃的1 kg水在100 kPa下凝结成同样温度下的冰，求过程的ΔG。假设，水和冰的密度不随压力改变。
水 ①
氯仿 ②
①-②得：
解得： 即262.9℃
(1)p2=10MPa
⑵T2= 238.15K
解：(1)
解得：T2= 234.9K
⑵
解得：p2=61.5MPa
大学物理 热力学第二定律 习题(附答案)
nc
B → C 为等体降温降压过程， 有
he .c
om
① ②
解： （ 1 ）由 题意及 相图有 ：空气 可视为 刚性双 原子分 子理想 气体， 总自由 度数为
为 10 5 kW 的动力厂每秒能生产多少千克 0 � C 的水。 ） （已知冰的比热容 c = 2.08 kJ/kg ⋅ � C ，冰的熔解热 l = 333.6 kJ/kg 。 解：（1）在这两个恒温热源之间工作的热机效率的理论极限是可逆卡诺循环的效率：
η = 1−
273 − 40 T2 ＝1－ = 78. 3% 273 + 800 T1
（2）一座输出功率为 105 kW 的动力工厂 每秒钟热机需做功 A = 10 5 × 10 3 = 10 8 ( J ) 每秒传给冷源的热量 Q 2 =
设每秒钟有 M kg 的冰熔化成 0 � C 的冰，则有
M = [ c(T0 − T2 ) + l ] = Q2
解：根据热力学第二定律（P306）的开尔文表述和不可逆过程定义知(1)错(4)对，根据热 机效率公式知(2)对，根据热力学第二定律的克劳修斯表述知(3)错。 故选 A
om
∆Q < 0， T
故选 D
4．关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述： (1) 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功 (2) 一切热机的效率都只能够小于 1 (3) 热量不能从低温物体向高温物体传递 (4) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的 以上这些叙述 [ ] (A) 只有(2)、(4)正确 (B) 只有(2)、(3) 、(4)正确 (C) 只有(1)、(3) 、(4)正确 (D) 全部正确
T A = 1 − 2 ，得 B 错，C 错。 Q T1
人教版高中物理10.4《热力学第二定律》教案(新人教版选修3-3)(2篇)
10.4 热力学第二定律【教学目的】1、了解某些热学过程的方向性2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成3、了解热力学第二定律的两种表述，理解热力学第二定律的物理实质4、知道什么是能量耗散5、知道什么是热力学第三定律【教学重点】1、热力学第二定律的实质，定律的两种不同表述2、知道什么是第二类永动机，以及它不能制成的原因【教学难点】热力学第二定律的物理实质【教具】扩散装置【教学过程】○、引入学生答问：1、热力学第一定律的形式若何，符号法则怎样？2、什么是第一类永动机？热力学第一定律和能量守恒定律具有相同的实质，表征的是能量转移或转化过程中总量不变。
既然能量只是在不停地转移或转化，而不会消失，我们为什么还在面临能源危机，还在不停地呼吁节约能源呢？我们今天来探讨一下这个问题——一、某些热学过程的方向性人们认识问题，总是先有素材，再有思索，然后才有理论的总结与上升。
我们先看这样的事实：根据初中学过的物理常识，我们知道热传导会在两个有温差的物体间产生，会自发的从高温物体传至低温物体，那么，热传导会不会从低温物体传至高温物体呢？不会。
我们把这种现象称之为——热传导的方向性在看另一个事实：表述教材P85图11-12的物理情形…（人们也做过理论上的预测：扩散既然是分子无规则运动引起，那么，原来A容器中的气体分子恰好全部回到A容器是可能的，只是这种几率非常非常小，以至于在现实中还从来没有发生过）这说明——扩散现象有方向性事实三：有初速度的物体，在水平面上运动，总要停下来，因为摩擦生热，机械能转化成了内能；但是，由于内能的增量一部分转移到物体和地面，另一部分转移到了空中（通常称之为耗散），我们要把这部分内能收集起来，然后通过某种机器或装置让它转化成物体重新运动的机械能，这可能吗？答案必然是否定的。
甚至人们还尝试过，即便能够把这部分内能完全收集（不散失），要使它完全转化成机械能，也是绝对不可能的。
所以，我们说，涉及到热现象的——能量转化有方向性怎样表征这种热学过程的方向性呢？——二、热力学第二定律在介绍热力学第二定律之前，先介绍相关概念——热机：将内能转化成机械能的装置。
西南交通大学《大学物理》热力学第二定律
《大学物理》作业
No.12 热力学第二定律
班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______
一、选择题：
p a
a' b' b
从外界吸取的净热均相等，则由卡诺循环热机效率 η ＝ 1−
T2 A净 知热机效率和每次 = T1 Q1
w +1
3. 有 ν 摩尔理想气体，作如图所示的循环过程 abca ，其中 acb 为半圆弧，b－a 为等压过程， p c = 2 p a ，在此循环过程中气体 净吸热量为 Q
.c
pa
a O
1
T2 T1 −T2 T1 −T2 T2 1 )= = ⋅ = (1 −η) T1 T1 T2 T1 w p c pc
4. 甲说： “由热力学第一定律可证明任何热机的效率不可能等于 1。 ” 乙说： “热力学第二 定律可表述为效率等于 100％的热机不可能制造成功。 ”丙说： “由热力学第一定律可证 明任何卡诺循环的效率都等于 1 − (T2 / T1 ) 。 ” 丁说： “由热力学第一定律可证明理想气体
卡 诺 热 机 ( 可 逆 的 ) 循 环 的 效 率 等 于 1 − (T2 / T1 ) 。” 以 上 说 法 ， 正 确 的 ，错误的是 。
om
(D)
b ( T ２) V
O
O
V
O
V
该循环的效率
η=
A净 Q总
=
A Q + Q2
T2 ， T1 − T 2
2. 一个作可逆卡诺循环的热机， 其功率为 η ， 它的逆过程致冷机的致冷系数 w＝ 则 η 与 w 的关系为 。
高等工程热力学答案
3.4 热力学第二定律作业一、单项选择题1．关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是()A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大解析：选D.根据热力学第一定律，A错；假如有外界的影响，可以使热量由低温物体传递给高温物体，比如空调工作时有电的参与，B错；当r<r0时，两分子间作用力表现为斥力，距离增大．分子力做正功，分子势能减小，C错；由分子力的特点知，D对．2．下列说法，正确的是()A．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行B．一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小解析：选 A.根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选A.3．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是()A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：选 C.机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现．机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能．4．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开解析：选 C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象也有方向性，D项也错．5．下面关于熵的有关说法错误的是()A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越无序解析：选 C.如果过程是可逆的，则熵不变，如果不可逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．6．下列说法中正确的是()A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不可能由低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性解析：选 C.热力学第二定律反映的是所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是看能否还产生其他影响，B错；气体的扩散过程具有方向性，C对．7．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是()A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：选 B.气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就越低．二、双项选择题8．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是()A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能解析：选AD.热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，不可能从单一热源吸收能量，意味着不仅要从一个热源吸热，而且一定会向另一个热源放热，故A对；机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错；冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错；火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D对．9．对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更加无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展解析：选AC.在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的，它不可能减小，故A正确，B错误．根据熵增加原理，该系统只能是从比较有序的状态向更加无序的状态发展，故C正确，D错误．故选AC.10．下列关于能量转化的说法中，正确的是()A．机械能可以转化为内能，但内能不能转化为机械能B．机械能可以转化为内能，内能也能转化为机械能C．机械能不可以转化为内能，但内能可以转化为机械能D．机械能可以转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化解析：选BD.由能的转化和守恒定律及能量守恒定律知，各种形式的能量之间可以相互转化，但是内能在转化为机械能的过程中，由于内能的各种耗散，不会完全转化为机械能．故B、D正确．三、非选择题11．质量相同、温度相同的水，如图所示分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？解析：分子的无规则运动就是一种无序运动，气体分子的无规则运动最剧烈，无序程度最大．所以质量相同、温度相同的水分别处于固、液、气三种状态时，固态的无序程度最小，气态的无序程度最大，而熵的大小表示无序程度大小，所以气态的熵最大，液态的熵较大，固态的熵最小．答案：见解析☆12.某热机使用热值q＝3.0×107 J/kg的燃料，燃烧效率为η1＝80%，汽缸中高温、高压的燃气将内能转化为机械能的效率为η2＝40%，热机传动部分的机械效率为η3＝90%，若热机每小时燃烧m＝40 kg的燃料，那么热机输出的有用功率为多少？解析：根据题意，热机每小时做的功为W＝qmη1η2η3＝3.0×107×40×80%×40%×90% J＝3.456×108 J由功率的定义式P ＝W t ＝3.456×10860×60W ＝96 000 W ＝96 kW. 答案：96 kW。
高中物理《热力学第二定律》教案设计
高中物理《热力学第二定律》教案设计一、教学目标1.理解热力学第二定律的表述及其意义。
2.掌握热力学第二定律的应用，如卡诺循环和热机的效率。
3.培养学生的科学思维能力和实验探究能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：热力学第二定律的表述及其应用。
2.教学难点：卡诺循环的推导和热机效率的计算。
三、教学过程1.导入新课通过提问引导学生回顾热力学第一定律，然后提出问题：“热力学第一定律能否解决所有热力学问题？”让学生思考并回答，从而引出热力学第二定律。
2.热力学第二定律的表述（1）讲解热力学第二定律的表述：不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他变化。
（2）举例说明热力学第二定律的意义，如热机效率不可能达到100%。
3.热力学第二定律的应用（1）讲解卡诺循环的原理，引导学生理解卡诺循环中热量的转化过程。
（2）推导卡诺循环的效率公式，让学生掌握热机效率的计算方法。
（3）讨论实际热机的效率与卡诺循环效率的关系，引导学生了解提高热机效率的途径。
4.实验探究（1）设计实验：让学生利用热力学第二定律的原理，设计一个简单的热机模型。
（2）实验操作：学生在教师的指导下进行实验，观察热机的工作过程。
（3）数据分析：引导学生分析实验数据，得出热机效率的结论。
5.课堂小结（2）强调热力学第二定律在现实生活中的意义。
（3）布置课后作业：让学生查阅资料，了解热力学第二定律在新能源开发中的应用。
四、课后作业1.阅读教材，理解热力学第二定律的表述及其意义。
2.列举生活中符合热力学第二定律的实例，并简要分析。
3.推导卡诺循环的效率公式，并解释公式中各参数的物理意义。
4.设计一个提高热机效率的方案，并简要阐述其原理。
五、教学反思1.加强对热力学第二定律的理解，避免学生产生误解。
2.在实验探究环节，要关注学生的操作过程，确保实验安全。
3.课后作业要注重实际应用，提高学生的实践能力。
重难点补充：1.热力学第二定律的表述及理解教师：“同学们，想象一下，如果我们能从热源中取出热量并且完全转化为功，那会怎么样？”学生：“那我们就能创造出永动机了！”教师：“对，这就是热力学第二定律告诉我们不可能的事情。
物理化学03章_热力学第二定律-1
V 任意可逆循环
证明如下：
p
（1）在任意可逆循环的曲
线上取很靠近的PQ过程
R
T
V
PO Q
W
(2)通过P，Q点分别作RS和
X N
TU两条可逆绝热膨胀线， (3)在P，Q之间通过O点作 等温可逆膨胀线VW
M O' Y
S
U
V
任意可逆循环
使两个三角形PVO和OWQ的面积相等，
这样使PQ过程与PVOWQ过程所作的功相同。
设始、终态A，B的熵分别为SA 和 SB，则：
SB SA S
B A
(
Q T
)R
或
S
对微小变化
i
(
Qi Ti
)R
S
dS
Q ( T )R
i
(
Qi Ti
)R
0
这几个熵变的计算式习惯上称为熵的定义式，
即熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量。
§3.4 熵的概念 Entropy
从Carnot循环得到的结论： 即Carnot循环中，热效应与温度商值的加和等于零。
Qc Qh 0 Tc Th
对于任意的可逆循环，都可以分解为若干个 小Carnot循环。
先以P，Q两点为例
任意可逆循环的热温商
p
R
T
V PO
PVO = OWQ
Q
W MXO’ = O’YN
X N
M O' Y
S
U
T1
T2
T3
T4
i
(
Qi
Ti
)R
0
δ Q
T
R
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《热力学第二定律》作业1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 23,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。
解：1111112,212167.86273298ln)314.825)(5(10ln)314.8)(5(ln )(ln ln 21---ΘΘ--⋅-=⋅⋅⨯+⨯⋅⋅=++=+=∆⎰K J KKmol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dTTC p p nR S m V T T p2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆ ，S ∆，W 和Q 的值。
(1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀；(3) 对抗恒外压100kPa 。
解：(1)可逆膨胀0=∆U ，0=∆HkJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 331112=⋅⋅===-- 124.1530057.4-⋅===∆K J KkJT Q S (2) 真空膨胀0=W ，0=∆U ，0=∆H ，0=Q S ∆同(1)，124.15-⋅=∆K J S(3) 对抗恒外压100kPa 。
由于始态终态同(1)一致,所以U ∆，H ∆ ，S ∆同(1)。
0=∆U ，0=∆H124.15-⋅=∆K J SkJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=∆==3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ∆，H ∆ ，A ∆，G ∆，S ∆，iso S ∆，W 和Q 的值。
(1) 等温可逆压缩；(2) 等外压为600kPa 时的压缩。
解：(1) 等温可逆压缩0=∆U ，0=∆HJkPa kPaK mol K J mol p p nRT W Q 4443600100ln )298)(314.8)(1(ln 1121-=⋅⋅===--J W A 4443=-=∆ J A G 4443=∆=∆ 190.142984443-⋅-=-==∆K J KJT Q S 190.142984443-⋅===∆K J KJT Q S 环环 0=∆+∆=∆环S S S iso(2) 等外压为600kPa 时的压缩，由于始态终态同(1)一致,所以U ∆，H ∆ ，A ∆，G ∆，S ∆同(1)。
kJK mol K J kPa p nRTp nRT p V p W Q 40.12)298)(314.8)(10016001)(600()(1112-=⋅⋅-=-=∆==-- 158.4129812400-⋅===∆K J KJ T Q S 环环 168.26-⋅=∆+∆=∆K J S S S iso 环4．将1mol 双原子理想气体从始态298K ，100kPa ，绝热可逆压缩到体积为5dm 3，试求终态的温度、压力和过程的U ∆，H ∆，S ∆，W 和Q 的值。
解：3111102478.0100)298)(314.8)(1(m kPaK mol K J mol p nRT V =⋅==-- 4.157)25()25(,,==+==R R R C C mV m p γ122111--=γγV T V TK mm K V V T T 3.565)005.002478.0(298)(14.13312112===--γ kPa m K mol K J mol V nRT p 8.935005.0)3.565)(314.8)(1(311222=⋅==--JK K mol K J T T R T T C W V 8.5555)3.565298)(314.8(25)(25)(112121-=-⋅⋅=-=-=-- 0=QJ W U 8.5555=-=∆0==∆TQS JK K mol K J T T R T T C H p 2.7778)3.565298)(314.8(27)(27)(112121-=-⋅⋅=-=-=∆--5．将1mol 苯C 6H 6(l)在正常沸点353K 和101.3kPa 压力下，向真空蒸发为同温、同压的蒸气，已知在该条件下，苯的摩尔汽化焓为177.30-⋅=∆mol kJ H m vap ，设气体为理想气体。
试求 (1) 该过程的W 和Q ；(2) 苯的摩尔汽化熵m vap S ∆和摩尔汽化Gibbs 自由能m vap G ∆ ; (3) 环境的熵变环境S ∆ ；(4) 根据计算结果，判断上述过程的可逆性。
解：设计可逆过程(1) W=0J K mol K J mol mol J mol nRTH n g V p H n l V g V p H n W Q U W U Q m vap m m vap m m m vap p 27835)353)(314.8()1()30770)(1()()()((II)(II)111=⋅⋅⨯-⋅=-∆-∆≈--∆=-=∆=+∆=---ΘΘΘ＝外外(2) 1112.8735330770---ΘΘ⋅⋅=⋅=∆=∆mol K J Kmol J TH S mvap mvap0=∆-∆=∆ΘΘm vap m vap m vap S T H G(3) 119.7835330770--⋅-=⋅-=-=∆K J Kmol J T Q T Q S 环环＝ (4)03.8)9.78()2.87)(1(1111>⋅=⋅-+⋅⋅=∆+∆=∆+∆∆----ΘK J K J mol K J mol S S n S S S m vap 环环体隔＝6．某一化学反应若在等温等压下(298.15K,Θp )进行，反应进度为1 mol 时，放热40.0kJ ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4.0 kJ 。
(1)计算该化学反应的m r S ∆；(2)当该反应自发进行时(即不作电功时)，求环境的熵变及总熵变； (3)计算体系可能做的最大功为若干？ 解：(1)1142.13115.2984000--⋅⋅===∆=∆mol K J molKJ TQ S S Rr m r ξξ(2)112.134)1)(15.298(40000--⋅⋅==-∆mol K J mol K JT Q S p ξ＝环116.147--⋅⋅=∆+∆∆mol K J S S S 环体隔＝(3)J J J Q H S T H G R 44000400040000-=--=-∆=∆-∆=∆ J G W f 44000max ,=∆-=7．1mol 单原子理想气体始态为273K ，Θp ，分别经历下列可逆变化：(a)恒温下压力加倍(b)恒压下体积加倍(c)恒容下压力加倍(d)绝热可逆膨胀至压力减少一半。
(e)绝热不可逆反抗恒外压0.5×Θp 膨胀至平衡。
试计算上述各过程的Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆、G ∆、F ∆。
(已知273K ，Θp 下改气体的摩尔熵为10011--⋅⋅mol K J ) 解：(a)恒温下压力加倍0=∆=∆H UJ K mol K J mol p p nRT Q W 157321ln )273)(314.8)(1(ln1121-=⋅⋅===--11121763.521ln )314.8(1ln---⋅-=⋅⋅==∆K J mol K J mol p p nR S J W F 1573=-=∆J F G 1573=∆=∆或J p p nRT G 1573ln 12==∆ (b) 恒压下体积加倍 VnRTp =，当112V V →时，112T T → J K mol K J mol T T nC U m V 3405)273)(314.823(1)(1112,=⋅⋅⨯=-=∆--JK mol K J mol nRT V p V V p V p W 2270)273)(314.8)(1()2(1111111=⋅⋅===-=∆=--J W U Q 5675=+∆= J K mol K J mol T T C H p 5674)273)(314.825)(1()(1112=⋅⋅⨯=-=∆--或J Q H p 5674==∆1111241.142ln )314.825)(1(ln---⋅=⋅⋅⨯==∆K J mol K J mol T T C S p 1111124.11441.14)100)(1(----⋅=⋅+⋅⋅=∆+=K J K J mol K J mol S S SJK J K K J K J S T S T H TS H G 411112210949.2)]100()273()4.114)(273(2[5674)()(⨯-=⋅⨯-⋅-=--∆=∆-∆=∆-- J K J K K J K J S T S T U TS U F 411112210176.3)]100()273()4.114)(273(2[3405)()(⨯-=⋅⨯-⋅-=--∆=∆-∆=∆-- (c) 恒容下压力加倍pnRTV =，当112p p →时，112T T → 0=∆=V p WJ T T C U V 3405)(12=-=∆J U Q V 3405=∆= J T T C H p 5674)(12=-=∆11112644.82ln )314.823)(1(ln---⋅=⋅⋅⨯==∆K J mol K J mol T T C S V 1126.108-⋅=∆+=K J S S SJK J K K J K J S T S T H TS H G 411112210632.2)]100()273()6.108)(273(2[5674)()(⨯-=⋅⨯-⋅-=--∆=∆-∆=∆-- JK J K K J K J S T S T U TS U F 411112210973.2)]100()273()6.108)(273(2[2270)()(⨯-=⋅⨯-⋅-=--∆=∆-∆=∆-- (d) 绝热可逆膨胀至压力减少一半0=Q γγλγ212111T pT p--= 667.123)25(,,11===R RC C mV m p γ γγ)()(12121T T p p =- 667.12667.11)273(2KT=- K T 2072= J K K mol K J mol T T C U V 1.823)273207)(314.823(1)(1112-=-⋅⋅⨯=-=∆--J U W 1.823=∆-=JK K mol K J mol T T C H p 1372)273207)(314.825)(1()(1112-=-⋅⋅⨯=-=∆--0==∆TQ S RJK K mol K J mol J TS H TS H G 5228)273207()100)(1(1372)(11=-⨯⋅⋅--=∆-∆=∆-∆=∆-- JK K mol K J mol J TS U TS U F 5777)273207()100)(1(1.823)(11=-⨯⋅⋅--=∆-∆=∆-∆=∆-- (e) 绝热不可逆反抗恒外压0.5×Θp 膨胀至平衡绝热不可逆过程中不可用绝热可逆过程方程，现利用下述方法求终态温度。