《热力学第二定律》作业 (2)范文
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《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 2
3
,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。 解：
1
111
112,2121
67.86273298ln
)314.825)(5(10ln
)314.8)(5(ln )(ln ln
21---ΘΘ--⋅-=⋅⋅⨯+⨯⋅⋅=++=+=∆⎰K J K
K
mol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT T
C p p nR S m V T T p
2．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=∆H
kJ 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 K
kJ
T 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=∆H
124.15-⋅=∆K J S
kJ 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=∆H
J
kPa kPa K 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 K
J
T Q S 190.142984443-⋅===
∆K J K
J
T 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)。
kJ
K m ol K J kPa p nRT
p nRT p V p W Q 40.12)298)(314.8)(100
16001)(
600()(
111
2-=⋅⋅-=-=∆==-- 158.4129812400-⋅===
∆K J K
J 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：3111
102478.0100)298)(314.8)(1(m kPa K mol K J mol p nRT V =⋅==--
4.15
7
)25()25(,,==+=
=
R R R C C m
V m p γ
122111--=γγV T V T
K m m K V V T T 3.565)005.002478.0(298)(1
4.13
312112===--γ
k P a m
K m o l K J m o l V n R T p 8.935005.0)
3.565)(31
4.8)(1(3
11222=⋅==--
J
K K m o l K J T T R T T C W V 8.5555)
3.565298)(31
4.8(2
5)(25)(1
12121-=-⋅⋅=-=-=-- 0=Q
J W U 8.5555
=-=∆ 0==
∆T
Q
S J K K mol K J T T R T T C H p 2.7778)
3.565298)(31
4.8(2
7
)(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=0