(物化作业答案)-第三章__热力学第二定律
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解：1mol，T1=-20℃=253K的冰变为T2=0℃=273K的冰需吸热：
H 1 n C p , m 冰 T 2 T 1 1 3 6 . 0 2 7 3 - 2 5 3 = 7 2 0 J
1mol，T2=0℃=273K的冰变为T2=0℃=273K的水需吸热： H 2 n fu s H m 1 6 0 0 9 6 0 0 9 J 1mol，T3=80℃=353K的水变为T2=0℃=273K的水需放热：
S 系 , 2 S 系 ， 1 1 9 1 .4 JK 1
S环,2
源自文库
Q T
0
S 隔 , 2 S 系 , 2 S 环 , 2 1 9 1 .4 JK 1
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
解：（1）可逆膨胀 ∵等温可逆膨胀，∴
S 系 ， 1 n R ln p p 1 2 1 0 8 .3 1 4 ln 1 1 0 0 1 1 3 .3 .2 2 5 5 1 9 1 .4 J K 1
解：∵绝热，∴Q=0，
又∵混合过程温度不变，∴ U 0
∴W=0
H 0
2V
2V
SnO 2RlnVnN 2RlnVnO 2Rln2nN 2Rln2
18.314ln218.314ln211.53JK 1
A U T S T S 2 9 8 .1 5 1 1 .5 3 3 4 3 8 J G H T S T S 2 9 8 .1 5 1 1 .5 3 3 4 3 8 J
解：（3）对抗外压101.325KPa膨胀
∵与（1）始末态相同，∴ S 系 , 3 S 系 ， 1 1 9 1 .4 JK 1
∵恒外压101.325KPa下膨胀
∴ QWp外V3 V0p3V3 V0p3V3 p3V0
p3V3
110p0V0
nRT 1nRT 9nRT
10
10
9
∴
108.314298.1522313J
0
0
+
-
-
⑤
+
-
0
0
0
0
0
.
1、1mol单原子理想气体从273K、22.4dm3的始态变到202.65KPa、303K 的终态，已知系统始态的规定熵为83.68J·K-1，Cv,m=12.471 J·K-1·mol-1， 求此过程的U、H、S、A及G。
S
nC
p,m
ln
T2 T
nR ln
p1 p2
∵单原子分子的理想气体，
1 5 8.314 303 273 623.55J
2
.
2、两个体积相等的玻璃球以旋塞隔开，分别储有1molO2和1molN2，温度均为298.15K， 压力均为100KPa。在绝热条件下，打开旋塞，使两种气体混合。取两种气体为系统，求 混合过程的Q、W、U、H、S、A、G。（设O2和N2均为理想气体）
10
S 环 , 3 Q T 2 2 9 2 8 3 .1 1 3 5 7 4 .8 3 JK 1
S 隔 , 3 S 系 , 3 S 环 , 3 1 9 1 . 4 7 4 . 8 3 1 1 6 . 6 J K 1
.
4、计算向绝热容器内1mol、-20℃的冰块上加入1mol、80℃水后的S。 已 Cp知,m，(l)0=℃75时.3冰JK的-1熔m化ol-焓1，CfupsH,m=(6s0)=093J6.m0 oJlK-1。-1m水o与l-1冰。的平均热容分别为：
.
五、指出下列各过程中Q、W、U、H、S、A、G等热力学函数 哪些为零？
（1）理想气体绝热向真空膨胀； （2）理想气体恒温可逆膨胀； （3）理想气体不可逆恒温压缩； （4）理想气体节流膨胀； （5）真实气体节流膨胀过程。
Q
W
ΔU
ΔH
ΔS
ΔA
ΔG
①
0
0
0
0
+
-
-
②
+
-
0
0
+
-
-
③
-
+
0
0
-
+
+
④
0
0
CV ,m
3 2
R
5 C p,m 2 R
AUS2T2 S1T1
U nCV ,m T2 T1
374.1380.0830383.682741045J
1 3 8.314 303 273 374.13J
2
H nCp,m T2 T1
AHS2T2 S1T1 623.5580.0830383.68274796.05J
第三章 热力学第二定律
一、选择题 1.B ； 2. C； 3.B； 4.D。
三、判断题
1、 ×； 2、 √ ； 3、 × ； 4、 √ 。
.
第三章 热力学第二定律
二、填空题 1、 = ；> ； = ；> ； 2、 = ；> ； 3、封闭系统、 Wf=0 、等压的过程； 4、封闭系统、 Wf=0 、等温等压的过程； 5、20% 6、 > ； > ； < ； = 。 7、 < ； < ； > ； > 。 8、 = ；= ； = 。
∵理想气体的等温可逆膨胀， U 0
QWnRTln p1 p2
S环 ， 1Q T nR lnp p 1 2 191.4JK 1
S 隔 ， 1 S 系 ， 1 S 环 ， 10
【方法二】
∵理想气体的等温可逆膨胀， S隔，1 0
S 环 ， 1 S 隔 ， 1 S 系 ， 1 1 9 1 .4 J K 1
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
解：（2）自由膨胀 与（1）始末态相同，∴
∵理想气体的自由膨胀，Q=0，
1 5 8.314ln 303 1 8.314ln 101.327
2
273
202.65
p 1n V R 1 T 1 1 2 8 2 ..3 4 1 4 1 0 2 3 7 3 1 0 1 .3 2 7 K P a
3.60J K 1 S2 S1 S 83.68 3.60 80.08J K 1
H 1 n C p , m 冰 T 2 T 1 1 3 6 . 0 2 7 3 - 2 5 3 = 7 2 0 J
1mol，T2=0℃=273K的冰变为T2=0℃=273K的水需吸热： H 2 n fu s H m 1 6 0 0 9 6 0 0 9 J 1mol，T3=80℃=353K的水变为T2=0℃=273K的水需放热：
S 系 , 2 S 系 ， 1 1 9 1 .4 JK 1
S环,2
源自文库
Q T
0
S 隔 , 2 S 系 , 2 S 环 , 2 1 9 1 .4 JK 1
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
解：（1）可逆膨胀 ∵等温可逆膨胀，∴
S 系 ， 1 n R ln p p 1 2 1 0 8 .3 1 4 ln 1 1 0 0 1 1 3 .3 .2 2 5 5 1 9 1 .4 J K 1
解：∵绝热，∴Q=0，
又∵混合过程温度不变，∴ U 0
∴W=0
H 0
2V
2V
SnO 2RlnVnN 2RlnVnO 2Rln2nN 2Rln2
18.314ln218.314ln211.53JK 1
A U T S T S 2 9 8 .1 5 1 1 .5 3 3 4 3 8 J G H T S T S 2 9 8 .1 5 1 1 .5 3 3 4 3 8 J
解：（3）对抗外压101.325KPa膨胀
∵与（1）始末态相同，∴ S 系 , 3 S 系 ， 1 1 9 1 .4 JK 1
∵恒外压101.325KPa下膨胀
∴ QWp外V3 V0p3V3 V0p3V3 p3V0
p3V3
110p0V0
nRT 1nRT 9nRT
10
10
9
∴
108.314298.1522313J
0
0
+
-
-
⑤
+
-
0
0
0
0
0
.
1、1mol单原子理想气体从273K、22.4dm3的始态变到202.65KPa、303K 的终态，已知系统始态的规定熵为83.68J·K-1，Cv,m=12.471 J·K-1·mol-1， 求此过程的U、H、S、A及G。
S
nC
p,m
ln
T2 T
nR ln
p1 p2
∵单原子分子的理想气体，
1 5 8.314 303 273 623.55J
2
.
2、两个体积相等的玻璃球以旋塞隔开，分别储有1molO2和1molN2，温度均为298.15K， 压力均为100KPa。在绝热条件下，打开旋塞，使两种气体混合。取两种气体为系统，求 混合过程的Q、W、U、H、S、A、G。（设O2和N2均为理想气体）
10
S 环 , 3 Q T 2 2 9 2 8 3 .1 1 3 5 7 4 .8 3 JK 1
S 隔 , 3 S 系 , 3 S 环 , 3 1 9 1 . 4 7 4 . 8 3 1 1 6 . 6 J K 1
.
4、计算向绝热容器内1mol、-20℃的冰块上加入1mol、80℃水后的S。 已 Cp知,m，(l)0=℃75时.3冰JK的-1熔m化ol-焓1，CfupsH,m=(6s0)=093J6.m0 oJlK-1。-1m水o与l-1冰。的平均热容分别为：
.
五、指出下列各过程中Q、W、U、H、S、A、G等热力学函数 哪些为零？
（1）理想气体绝热向真空膨胀； （2）理想气体恒温可逆膨胀； （3）理想气体不可逆恒温压缩； （4）理想气体节流膨胀； （5）真实气体节流膨胀过程。
Q
W
ΔU
ΔH
ΔS
ΔA
ΔG
①
0
0
0
0
+
-
-
②
+
-
0
0
+
-
-
③
-
+
0
0
-
+
+
④
0
0
CV ,m
3 2
R
5 C p,m 2 R
AUS2T2 S1T1
U nCV ,m T2 T1
374.1380.0830383.682741045J
1 3 8.314 303 273 374.13J
2
H nCp,m T2 T1
AHS2T2 S1T1 623.5580.0830383.68274796.05J
第三章 热力学第二定律
一、选择题 1.B ； 2. C； 3.B； 4.D。
三、判断题
1、 ×； 2、 √ ； 3、 × ； 4、 √ 。
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第三章 热力学第二定律
二、填空题 1、 = ；> ； = ；> ； 2、 = ；> ； 3、封闭系统、 Wf=0 、等压的过程； 4、封闭系统、 Wf=0 、等温等压的过程； 5、20% 6、 > ； > ； < ； = 。 7、 < ； < ； > ； > 。 8、 = ；= ； = 。
∵理想气体的等温可逆膨胀， U 0
QWnRTln p1 p2
S环 ， 1Q T nR lnp p 1 2 191.4JK 1
S 隔 ， 1 S 系 ， 1 S 环 ， 10
【方法二】
∵理想气体的等温可逆膨胀， S隔，1 0
S 环 ， 1 S 隔 ， 1 S 系 ， 1 1 9 1 .4 J K 1
.
3、有10molCO2（视为理想气体）由25℃、1013.25KPa膨胀到25℃、 101.325KPa。计算下列过程中的S系，S环及S隔。假定过程是：（1）可逆 膨胀； （2）自由膨胀；（3）对抗外压101.325KPa膨胀。
解：（2）自由膨胀 与（1）始末态相同，∴
∵理想气体的自由膨胀，Q=0，
1 5 8.314ln 303 1 8.314ln 101.327
2
273
202.65
p 1n V R 1 T 1 1 2 8 2 ..3 4 1 4 1 0 2 3 7 3 1 0 1 .3 2 7 K P a
3.60J K 1 S2 S1 S 83.68 3.60 80.08J K 1