第二章 熱力學(xué)第二定律

1、1第二章第二章熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律練習(xí)參考答案練習(xí)參考答案1.1L理想氣體在3000K時壓力為1519.9kPa，經(jīng)等溫膨脹最后體積變到10dm3，計算該過程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。解:理想氣體等溫過程。ΔU=ΔH=0Wmax=pdV=dV=nRTln(V2V1)=p1V1ln(V2V1)?21VV?21VVVnRT=1519.91031103ln(101031103)=3499.7(J)=3.5(kJ)等溫時的公式ΔS=

2、pdVT=nRln(V2V1)=WmaxT=3.51033000=1.17(J?K1)?21VV2.1molH2在27℃從體積為1dm3向真空膨脹至體積為10dm3，求體系的熵變。若使該H2在27℃從1dm3經(jīng)恒溫可逆膨脹至10dm3，其熵變又是多少？由此得到怎樣結(jié)論？解:等溫過程。向真空膨脹:ΔS=pdVT=nRln(V2V1)?21VV(等溫）=18.314ln(101)=19.14(J?K1)可逆膨脹:ΔS=pdVT=nRln(V

3、2V1)?21VV=18.314ln(101)=19.14(J?K1)狀態(tài)函數(shù)變化只與始、終態(tài)有關(guān)。3.0.5dm370℃水與0.1dm330℃水混合，求熵變。解:定p、變、變T過程。設(shè)終態(tài)體系溫度為t℃，體系與環(huán)境間沒有熱傳導(dǎo)；并設(shè)水的密度(1g?cm3)在此溫度范圍不變。查附錄1可得Cpm(H2Ol)=75.48J?K1?mol1。n1Cpm(t70)n2Cpm(t30)=00.5(t70)0.1(t30)=0解得t=63.3℃=3

4、36.3KΔS=ΔS1ΔS2==n1Cpmln(336.3343)n2Cpmln(336.3303)(定P時的公式ΔS=nCpmln（T1T2）)=(0.5118103)75.48ln(336.3343)(0.1118103)75.48ln(336.3303)=2.36(J?K1)4.有200℃的錫250g，落在10℃1kg水中，略去水的蒸發(fā)，求達(dá)到平衡?3.336343TdTCnmp1?3.336303TdTCnmp23=(6025)

5、(37.675.3)(263273)=5648(J)ΔS環(huán)=QT環(huán)=(5648)263=21.48(J?K1)ΔS總=ΔS體系ΔS環(huán)境=(20.66)21.48=0.82(J?K1)ΔS總＞0，該過程自發(fā)進(jìn)行。7.有一物系如圖所示，將隔板抽去，求平衡后ΔS。設(shè)氣體的Cp均是28.03J?K1?mol1。1molO210℃V1molH220℃V解:純pVT變化。設(shè)均為理想氣體，終態(tài)體系溫度為t℃，氣體體系與環(huán)境間沒有熱傳導(dǎo)。n1Cpm1(

6、t283)n2Cpm2(t293)=0128.03(t283)128.03(t293)=0解得t=15℃=15273=288KΔS=ΔS1ΔS2=[n1Rln][n2Rln]?288283TdTCnmp121pp?288293TdTCnmp221pp=[n1Rln][n2Rln]?288283TdTRCnmp)(1?12VV?288293TdTRCnmp)(2?12VV=[1(28.038.314)ln(288283)18.314ln(

7、21)][1(28.038.314)ln(288293)18.314ln(21)]=11.53(J?K1)8.在溫度為25℃的室內(nèi)有一冰箱，冰箱內(nèi)的溫度為0℃。試問欲使1kg水結(jié)成冰，至少須做功若干？此冰箱對環(huán)境放熱若干？已知冰的熔化熱為334.7J?g1。(注:卡諾熱機的逆轉(zhuǎn)即制冷機，可逆制冷機的制冷率)1211TTTWQ?????解:水結(jié)成冰放熱(冰箱得到熱):Q1=1103334.7=334.7103(J)==10.921211T