范文热力学第二定律习题课
热力学第二定律(习题)
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例题
将1mol、298K 的O2(g) 放在一恒压容器中，由 容器外的 13.96K 的液态 H2作冷却剂，使体系 冷却为 90.19K 的 O2 (l)。已知 O2在 90.19K 时 的摩尔气化热为 6.820 kJ·mol-1，试计算该冷却 过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。
−1
∴∆G = ∆H − ∆(TS ) = ∆H − (T2 S2 − T1S1 ) = −29488 J
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例题
(C ) ∵ ∆S = nCv ,m ln(T2 T1 ) = 1.5 R ln 2 = 8.644 J ⋅ K −1 ∴ S 2 = S1 + ∆S = 108.6 J ⋅ K
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例题
1mol He(视为理想气体) 其始态为V1＝22.4 dm3， T1＝273K，经由一任意变化到达终态，P2＝202.65 kPa，T2＝303K。试计算体系的熵变。
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例题
解: 终态的体积为 V2= nRT2/P2=8.314×303/202.65 = 12.43 dm3 该过程中体系的熵变为: ∆S = nCV, m ln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) = n3/2 Rln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) =1×8.314×[3/2ln(303/273)+ln(12.43/22.4)] =-3.60 J·K-1
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例题
298.15K 时，液态乙醇的摩尔标准熵为 160.7J· K -1 ·mol -1，在此温度下蒸气压是 7.866kPa， 蒸发热为 42.635 kJ·mol-1。 计算标准压力PӨ下，298.15K 时乙醇蒸气的摩尔标 准熵。假定乙醇蒸气为理想气体。
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G p2Vdp nRT ln p2 nRT ln V1
p1
p1
V2
G V ( p2 p1)
.....
11
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习题
已知25℃及标准压力下有以下数据：
求25℃及标准压力下石墨变成金刚石的gibbs自由 能变化，并判断过程能否自发。
2020/9/22
.....
12
解： ΔtrsHθ m（T）=ΔcH θ m（石墨）-ΔcH θ m（金刚石）
因为GT,p>0，故在25℃及标准压力下石墨不能自 发变成金刚石。
2020/9/22
.....
13
ห้องสมุดไป่ตู้
• 1．理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该 变化过程中系统的熵变及环境的熵变应为：
• (A) >0，=0
（B） <0，=0
• (C) >0，<0
（D） <0，>0
•（C）。理想气体等温膨胀，体积增加，熵 增加，但要从环境吸热，故环境的熵减少。
.....
3
5 相变和化学反应的ΔU和ΔH
凝聚态相变 U (相变) H (相变)
气态参与相变
U (相变) H (相变) pV
H (相变) pVg
i.g.
H (相变) nRT
凝聚态化学反应热 Qp QV
气态参与化学反应热 Qp QV nRT
.....
4
化学反应标准摩尔焓变 r Hm (298 K) Bf Hm (B, P, 298 K)
8. 环境的熵变
Ssur
Qsys Tsur
不论系统是可逆还是不可逆吸入（或放出）一定的热量，环境的可逆热效 应都等于系统热效应的负值（不论系统的热效应是可逆还是不可逆）。
第2章_热力学第二定律-习题课
G
s l
不可逆相变
1mol H2O（s） 263.15K 101.325Pa
G1
等温 可逆
G5
等温 可逆
1mol H2O（l） 263.15K 611Pa
1mol H2O（s） 263.15K 552Pa
G2
g l
等温等压 可逆相变
s g
等温等压 G4 可逆相变
1mol H2O（g） 263.15K 611Pa
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第二定律习题课
选择题： 1、分别在一定压力和一定体积下，将1mol理想气 体从300K加热到600K时，对应的熵变为△S1和△S2 则 A、△S1<△S2 B、△S1 >△S2
C、△S1=△S2
D、无法确定
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第二定律习题课
2、25℃，1标准大气压下，NaCl在水中溶解度为 6mol.L-1,如将1molNaCl溶解于1L水中，此溶解过 程体系的△S和△G变化为 A、△S<0,△G>0 C、△S>0,△G<0 B、△S>0,△G>0 D、△S>0,△G=0
b、等温、等压可逆相变
G 0
不可逆相变，设计一个可逆过程。 c、 G
H TS
（等温）
G2 G1 1 1 d、 H ( ) T2 T1 T2 T1
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（变温）
第二定律习题课
（3）自由能判据
G W
'
()T，P可逆过程中，一个密闭体系所做的最大 非膨胀功（有效功）等于其自由能的减少，等 温不可逆，则所做的非膨胀功小于体系自由能 的减少。 判据 等温等压不做其他功的条件下 <0 自发 =0 平衡 >0 不能自发
物化热力学第二定律习题课.
V
S
P
S
nR
（ U ）
S V
dU TdS PdV dH TdS VdP
U
U
H
(V )S P ( S )V T ( P )S V
（ U ）（ H ）
所以：V S P S P.V nR
（ U ）
T
S V
28题：已知Sm298K丙酮 294.9J/K.mol求Sm1000K丙酮 CPm 22.47 201.8103T 68.5106T2
不抽导热隔板的熵变
恒容变温
没有混合
2.5R(T2 =293K
S 2.5Rln 293 2 2.5R ln 293
283
298
1molO2 2molN2 283K V1 298K 2V1
抽隔板的熵变
1molO2 2molN2 T=298K V=3V1
283
313
1、理想气体绝热和恒温 2、理想气体任意过程 3、热传导 4、 5、理想气体变温混合 6、理想气体等温 7、可逆相变 8、热传导 9、 10、不可逆相变 11、理想气体等温 12、绝热不可逆 13、绝热可逆 14、不可逆相变 15、反应热的关系 16、综合 17、不可逆相变 18、判据 19、压力对 20、实际气体 21，22，化学反应 13，24，25，证明
G=H-(T2S2 -T1S1)
Q=U nCVmT H nCPmT W=0
S
nCVm
ln
T2 T1
A=U-(T2S2 -T1S1)
G=H-(T2S2 -T1S1)
1mol单原子理想气体
S m273K
100J / K.mol
从273k
热力学第二定律-习题精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版四、概念题（一） 填空题1.在高温热源T 1和低温热源T 2之间的卡诺循环, 其热温熵之和()1212Q Q T T +=。
循环过程的热机效率()η=。
2.任一不可逆循环过程的热温熵之和可以表示为()0Q T δ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰不可逆。
3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的()sys 0S ∆；()amb0S ∆。
4.系统经可逆循环后,S ∆（ ）0, 经不可逆循环后S ∆（ ）。
（填>,=,<）。
5.某一系统在与环境300K 大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ 的功,则系统与环境交换的热()Q =；()sys S ∆=；()amb S ∆=。
6.下列过程的△U 、△H 、△S 、△G 何者为零？⑴ 理想气体自由膨胀（ ）；⑵ H 2（g ）和Cl 2（g ）在绝热的刚性容器中反应生成HCl （g ）的过程( )；⑶ 在0 ℃、101.325 kPa 下水结成冰的相变过程（ ）。
⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。
⑸ 实际气体节流膨胀过程（ ）。
7.一定量理想气体与300K 大热源接触做等温膨胀,吸热Q =600kJ,对外所做功为可逆功的40%,则系统的熵变()S ∆=。
8. 1 mol O 2(p 1,V 1,T 1)和1 mol N 2(p 1,V 1,T 1)混合后，总压为2 p 1，总体积为V 1，温度为T 1，此过程的△S （ ）0（填＞，＜或＝，O 2和N 2均可看作理想气体）。
9.热力学第三定律用公式表示为：()()*m S =。
10. 根据 d G =－S d T+V d p 可知任一化学反应的（1）r m ΔTG p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭（ ）； （2）r m ΔPG T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）； （3）r m ΔPV T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）。
11.某理想气体在500 K 、100 kPa 时,其m TS p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ( )（要求填入具体数值和单位）。
(3)热力学第二定律、习题课
5 5 Q1 = Qab + Qbc = PcVc + PcVc ln 2 = ( + ln 2) PcVc 4 4 7 Q2 = − Qca = PcVc 4 7 PcVc Q2 7 4 ∴ η =1− =1− =1− 5 Q1 5 + 4 ln 2 ( + ln 2) PcVc 4
4 ln 2 − 2 ≈ 6 00 = 4 ln 2 + 10
c
Qca = C P (Ta − Tc ) =
7 R(Ta − Tc ) 2 18 7 7 1 7 = Pa (Va − Vc ) = Pc ( Vc − Vc ) = − PcVc 2 2 2 4
36 V(升) 升
在整个循环过程中，系统从外界吸热和向界放热。 在整个循环过程中，系统从外界吸热和向外界放热。
§15.5、6 热力学第二定律 可逆与不 、 可逆过程 卡诺定理 一、可逆过程和不可逆过程
1、定义： 、定义： 一个系统经过一个过程 P 从一状态变化到另 一状态，如果存在一个过程使系统和外界 存在一个过程使系统和外界完全复 一状态，如果存在一个过程使系统和外界完全复 可逆的 否则是不可逆 不可逆的 原，则说明原过程 P 是可逆的，否则是不可逆的。 注意关键词 •判断的是原过程 判断的是原过程P 判断的是原过程 •系统和外界全复原 系统和外界全复原
A = Aab − Aca > 0
则系统从外界吸收净热量Q 则系统从外界吸收净热量 = A > 0
CV Q Qbc = ν CV (Tc − Tb ) = ν R(Tc − Tb ) R CV P ( Pc − Pb )Vb = a R 又 Pc < Pb ∴ Qbc < 0
又 Q Q = Qab + Qbc > 0
第5章热力学第二定律习题课
0.73
解： 取容器内全部气体为系统。 按题给，对所定义的系统应有 Q = 0, W = 0, U = UA + UB = 0 据此， 若UA 反之， 若UA UB UB
s 部 组 u 分 别 kJ/kg kJ/(kgK ) A a 1000 1.5
例 5-7 右图所示为 3 个可逆的热机 循环 A 、 B 、 C ，试分析比较它们 的热效率大小关系。 解：所给三个循环的平均吸热温度 和平均放热温度分别为：
TA1 T1； TA2 T2； 1 TB1 （T1 T2）； 2 TB2 T2；
T T1 A B C
T2
s
TC1 T1 TC 2 1 (T1 T2 ) 2
]
例 5.10 已知室内温度为 20℃ ，电冰箱内恒定地保持为 15℃，如果为此每分钟需从冰箱内排除热量221 kJ的热 量，问该电冰箱的压缩机功率至少需有多少kW？ 解：当电冰箱按逆卡诺循环工作时耗功最少 卡诺电冰箱的制冷系数应为 T2 258 c 7.3417 T1 T2 293 258 电冰箱每分钟的功耗 q2 221 w 29.98 kJ/min c 7.3714 电冰箱压缩机所需的功率至少为 N = w / 60 = 29.98 / 60 = 0.5 kW
2
q
T
1
0
因此，题给t2＝180℃是不可能的。
b.按题给，当t2=250℃时，过程的熵产量为
T2 s g s cP ln R ln T1 523 1.004 ln 0.287 ln 298 0..10283kJ /( kg K )
因此，过程造成的可用能损失
P2 P 1 0.5 0.1
第五章 热力学第二定律 习题
I T0 siso
200kg/h 1.01kJ/(kg K) 580K 399.86kJ/(K h) 293K
293K 399.86 220.54 kJ/(K h) 52540.76kJ/h 14.59kW
表明废气最充分利用仅有14.59kW，若机器全部可逆 方案可实现，但由于必存在不可逆性，因此方案不可实现
循环1231是多热源循环先求1t11260020k53125k873kln293kpppctctsc?012311293k110448553125kttt??12313254kjs044851459kjs1459kwtp取废气和大气为系统则isosss废气大气11g22lnln293200kgh101kjkgkln22054kjkh873mptpsqcrtp??????????废气表明废气最充分利用仅有1459kw若机器全部可逆方案可实现但由于必存在不可逆性因此方案不可实现方法200200kgh101kjkgk580k39986kjkh293kmpqctstt??大气0293k3998622054kjkh5254076kjh1459kwisoits??方法3根据焓的概念废气的焓即为可以从废气得到的最大有用功
873K 200kg/h 1.01kJ/(kg K) 600 20 K 293K 1.01kJ/(kg K) ln 293K
52542.9kJ/h 14.59kW
由于存在不可逆性实际机器W<Wu,max，故方案不现实。
s热机 0
siso 2.272kJ/K 2.027kJ/K 0.245kJ/K 0
所以该热机是不可能制成的
例5-3
试证明等熵线与同一条等温线不可能有两个交点。
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。
3第三章 热力学第二定律-2
1
20.63 21.44 0.81J
S隔离 S系＋S环
§3.5 热力学第三定律和化学变化熵变的计算
1. 能斯特热定理
上世纪初，人们在研究低温化学反应中发现，温度越
低，同一个恒温化学变化过程的熵变越小。 1906年，能斯特（Nernst W. H.)提出结论： 凝聚系统在 恒温化学变化过程中的熵变，随温度趋于 0K 而趋于零。 即是： 或说：
同理可得：
理想气体单纯 PVT 变化
理想气体 可逆 不可逆 皆适用
对(P1V1T1)——(P2V2T2)的过程，只要知道PVT中任意两个状态 函数的变化情况，都可求过程熵变△S 。 关键就是找出始态和末态的 P、V、T 中任何二个 。
2mol理气 分析： T1＝298K P1 300KPa
S ?
Δ S = S 2 S1 ≠ ∫
2δ 1
Q IR T
如何计算不可逆过程的熵变△S ？
S是一个状态函数，熵变△S的值只决定于变化的始态与于从1 → 2可逆过程的△S
1 IR
2
R Δ S1 → 2
IR = Δ S1 → 2
= S 2 S1 = ∫
一、 单纯PVT变化熵变的计算
Q dU P dV S T T R R
1.恒温过程 1)理想气体恒温可逆过程 dT＝0 ，dU＝0
S
2
1
P dV T
V2
V1
nR dV V
V2 P1 T S nR ln nR ln V1 P2
1mol H2O(l) T1＝－10℃ P1＝101325Pa 可逆 恒P变T △S1 、△H1 1mol H2O(l) T2＝0℃ P2＝101325Pa
第四章 热力学第二定律
T1 = 400 K 时， u1 = 286.16kJ / kg
4
工程热力学
T2 = 280 K 时， u 2 = 199.75kJ / kg
第四章 热力学第二定律
185.45 − 178.28 × (257.76 − 250)]kJ / kg = 183.34kJ / kg 260 − 250
W0 = Q1 − Q2 = mc p (TA − TATB ) − mc p ( TATB − TB ) = mc p (TA + TB − 2 TATB )
(3)如果抽掉可逆热机，使二物体直接接触，直至温度相等。这时二物体的熵增为
=−
− 169.064kJ / kg − 468.72kJ / kg 676.25kJ / kg + 468.72kJ / kg − 300 K 1200 K = 1.1718kJ /( kg ⋅ K )
2
工程热力学
4-4
第四章 热力学第二定律
两台卡诺热机串联工作。A热机工作在700℃和t之间；B热机工作在t和20℃之间。试计
T2 s = 257.76 K 时， u 2 s = [178.28 +
ws = u1 − u 2 s = 286.16kJ / kg − 183.84kJ / kg = 102.32kJ / kg
有内摩擦
w = u1 − u 2 = 286.16kJ / kg − 199.75kJ / kg = 86.41kJ / kg
（3）定温放热过程3→4
qT 2 = wT 2 = wt ,T 2 = R g T2 ln
8-23热力学二定律 第23章-例题
dQ Q mλ 10 3 334 1.22 10 3 J/K T T 273.15 t 273.15
另求：此不等温热传导过程的总熵变
S热库
t = 20 oC 的恒温热库发生的熵变： dQ Q m 10 3 334
T T 273.15 t 293.15
(3)如果同样的膨胀是自由膨胀,结果又如何?
解: (1)可逆等温膨胀, 2V1 Q pdV RdV 气体熵的增量为: S1 R ln 2 T T V V1 (2)可逆过程,环境熵的增量为:
整个系统熵的增量为:
S2 S1 R ln 2
S1 R ln 2
V 23等容过程:气体对外做功: A2=0
O
3
p1V1 V2 ln 5.62 103 J k 1 T1 V1
熵的增加: S2 S3 S2 S1 S2 S2 S1 5.62 103 J k 1
31绝热过程:气体对外做功:
V
P
等 温 绝热 绝热 (D) V
(C)
V 答案: (B)
例： 气体绝热自由膨胀
两过程 等温膨胀 初末状 内能不变 （绝热不做功内能不 态相同 对外做功 变温度不变） 吸热 Q>0 设计一个可逆过程 S 等温膨胀
2
p0
Q Q 0 S 2 S1 1 T T p0
V0
V0
S 2 S1
1.14 10 3 J / K
总熵变
S总＝S溶化＋S热库 80 J / K
符合热二律
系统从体积V1增大到体积V2 1 (V1 ) N A
NA
2 (V2 )
第三章 热力学第二定律习题课
第二章 热力学第二定律核心内容：不可逆或自发021<>-+=∆+∆=∆⎰amb ramb iso T Q TQ S S S δ 可逆或平衡 不可能对于恒T 、V 、W ˊ=0过程：不可逆或自发0)(0,,><∆-∆=-∆==∆'ST U TS U A W V T 可逆或平衡 反向自发对于恒T 、p 、W ˊ=0过程：不可逆或自发0)(0,,><∆-∆=-∆=∆='ST H TS H G W p T 可逆或平衡 反向自发主要内容：三种过程（单纯pVT 变化、相变、化学反应）W 、Q 、ΔU 、ΔH 、△S 、△A 、△G 的计算及过程方向的判断。
一、内容提要1、热力学第二定律的数学形式不可逆或自发⎰<>∆21TQ S δ 可逆或平衡不可能上式是判断过程方向的一般熵判据。
将系统与环境一起考虑，构成隔离系统则上式变为：不可逆或自发021<>-+=∆+∆=∆⎰amb ramb iso T Q TQ S S S δ 可逆或平衡 不可能上式称为实用熵判据。
在应用此判据判断过程的方向时，需同时考虑系统和环境的熵变。
将上式应用于恒T 、V 、W ˊ=0或恒T 、p 、W ˊ=0过程有：不可逆或自发0)(0,,><∆-∆=-∆==∆'ST U TS U A W V T 可逆或平衡 反向自发此式称为亥姆霍兹函数判据。
不可逆或自发0)(0,,><∆-∆=-∆=∆='ST H TS H G W p T 可逆或平衡 反向自发此式称为吉布斯函数判据。
熵判据需同时考虑系统和环境，而亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据只需考虑系统本身。
熵判据是万能判据，而亥姆霍兹函数判据和吉布斯函数判据则是条件判据（只有满足下角标条件时才能应用）。
此外，关于亥姆霍兹函数和吉布斯函数，还有如下关系：r T W A =∆r V T W A '=∆,r p T W G '=∆,即恒温可逆过程系统的亥姆霍兹函数变化等于过程的可逆功；恒温恒容可逆过程系统的亥姆霍兹函数变化等于过程的可逆非体积功；恒温恒压可逆过程系统的吉布斯函数变化等于过程的可逆非体积功。
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题(共14页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第二章 热力学第二定律习题1. 1L 理想气体在3000 K 时压力为 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解：22max 1111210lnln 1519.91ln103499.73499.7ln1.167/3000H U V V W nRT p V V V J V S nR J K V ∆∆=-=-=-⨯=-∆===等温膨胀，＝＝当等温可逆膨胀时，体系对环境做功最大：2. 1mol H 2在300K 从体积为1dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。
若使该H 2在300K 从1dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3其熵变又是多少由此得到怎样的结论解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程，ΔS = nR ln(V 2/V 1)＝1××ln10 = K对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于K 。
结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。
3. dm 3 343K 水与 dm 3 303K 水混合，求熵变。
解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = n C p,m ln(T 2/T 1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS 等于高温水的熵变ΔS h 加上低温水的熵变ΔS c 。
先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。
Q = n C p,m (T 2 - T 1) = ρ/M ) C p,m (T 终-303) = ρ/M ) C p,m (343-T 终) T 终 =ΔS = ΔS h +ΔS c = ρ/M ) C p,m ln343) + ρ/M ) C p,m ln303) = ×103/18)× ln343) + ×103/18)× ln303) = K4. 有473K 的锡,落在283K1kg 的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。
热力学第二定律(习题课)
本章小结与学习指导
1 8.314 380 5 p2 8.47 10 Pa 3 3.731 10
7 H 1 1 8.314(380 400) 582J 2 S1 0
本章小结与学习指导
2. 绝热反抗恒外压
1 8.314 380 1 8.314 400 415.7 P2 ' ( ) 5 P2 ' 10 1.013 10 P2 ' 8.36 105 Pa H 2 H 1 582J S 2 nC p ,m ln T2 T1 nR ln p1 p2
本章小结与学习指导
(1) 解： Q＝0,W 0, U f (T ,V ) 0 此过程为等温过程 H＝0 2 p0 p1 S＝nR ln nR ln 5.763J K 1 p2 p0 G H T S nRT ln 2 1.729kJ
(2) Q 0,W 0, U f (T ,V ) 0
2H 0
H ( H 2 O) 1 H 2 H 1 H 24.36kJ 1H 24.36103 1S 65.31J K 1 T 373
2 S n2 ( H 2O, g ) R ln 0.4 p0 p2 0.8 8.314ln J K 1 6.09 J K 1 p3 p0
本章小结与学习指导
4．本章有关计算
(1)计算S、A及G的通式
S=(Qr/T)
A=U-(TS)=U-(T2S2-T1S1)
G=H-(TS)=H-(T2S2-T1S1)
其中： T2S2-T1S1
本章小结与学习指导
4．本章有关计算
(2)理想气体纯PVT变化过程
物理化学 热力学第二定律习题课
习题课二23．将1 mol O 2由298.15 K ，Θp 的压强下经恒温可逆压缩增至压强为607950 Pa 的末态，试求W 、Q 、U ∆、H ∆、A ∆、G ∆、S ∆体，∆A 及S ∆隔。
如改为恒外压 (607950 Pa)压缩至同一末态，上述各热力学量又为多少? 解： 将O 2视为理想气体，则⑴ 理想气体经恒温可逆压缩过程后有：U ∆=H ∆=0 再由热力学第一定律得：-4.44kJJ 4441607950101325ln 15.298314.81ln 21r =-=⨯⨯⨯==-=p p nRT W Q 由定义式得：G ∆=H ∆-T S ∆= - Q r = 4.44 kJ ∆A =U ∆-T S ∆= - Q r = 4.44 kJS ∆体= Q r / T = (-4441) ÷ 298.15 = -14.9 J·K -1 S ∆外= -Q r / T = 4441÷298.15= 14.9 J·K -1S ∆隔= S ∆体+S ∆外= 0⑵ 因始末态与⑴相同，则G ∆，∆A ，U ∆，H ∆及S ∆均与⑴同。
而过程函数Q 和W 的结果与⑴不同，过程为恒外压压缩，则：kJ394.12J 123941013251607950115.298314.860795012-=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=∆=-=p RT p RT p V p W Q 外S ∆外 = -Q /T = 12394 ÷ 298.15 = 41.57 J·K -1 S ∆隔 =S ∆体+S ∆外= (-14.9) + 41.57 = 26.67 J25．设有一化学反应在298.15 K 及Θp 下进行，放热41.84 kJ 。
设在同样条件下，将此反应通过可逆原电池来完成，此时放热8.37 kJ 。
试计算：(1)此反应的S ∆；(2)当此反应不在可逆原电池内发生时的ΔS 外及ΔS 总，并判断此反应能否自动进行；(3)体系可能做的最大有效功。