《熱力學(xué)第二定律》作業(yè)_(2)

熱力學(xué)第二定律作業(yè)1有5mol He(g)，可看作理想氣體，已知其，從始態(tài)273K，100kPa，變到終態(tài)298K，1000kPa，計(jì)算該過(guò)程的熵變。 解：2有2mol理想氣體，從始態(tài)300K，20dm3，經(jīng)下列不同過(guò)程等溫膨脹至50dm3，計(jì)算各過(guò)程的， ，和的值。(1) 可逆膨脹；(2) 真空膨脹；(3) 對(duì)抗恒外壓100kPa。解：(1)可逆膨脹， (2) 真空膨脹 ， 同(1)， (3) 對(duì)抗恒外壓100kPa。由于始態(tài)終態(tài)同(1)一致,所以， ，同(1)。 ， 31mol N2(g)可看作理想氣體，從始態(tài)298K，100kPa，經(jīng)如下兩個(gè)等溫過(guò)程，分別到達(dá)終態(tài)壓力為600kPa，分別求過(guò)程的， ，和的值。(1) 等溫可逆壓縮；(2) 等外壓為600kPa時(shí)的壓縮。解：(1) 等溫可逆壓縮， (2) 等外壓為600kPa時(shí)的壓縮，由于始態(tài)終態(tài)同(1)一致,所以， ，同(1)。 4將1mol雙原子理想氣體從始態(tài)298K，100kPa，絕熱可逆壓縮到體積為5dm3，試求終態(tài)的溫度、壓力和過(guò)程的，和的值。 解： 5將1mol苯C6H6(l)在正常沸點(diǎn)353K和101.3kPa壓力下，向真空蒸發(fā)為同溫、同壓的蒸氣，已知在該條件下，苯的摩爾汽化焓為，設(shè)氣體為理想氣體。試求(1) 該過(guò)程的和 ；(2) 苯的摩爾汽化熵和摩爾汽化Gibbs自由能 ;(3) 環(huán)境的熵變 ；(4) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷上述過(guò)程的可逆性。 解：設(shè)計(jì)可逆過(guò)程p外0 (I)C6H6(g)353K C6H6(l)353K 可逆(II)(1) W=0(2) (3) (4) 6某一化學(xué)反應(yīng)若在等溫等壓下(298.15K,)進(jìn)行，反應(yīng)進(jìn)度為1 mol時(shí)，放熱40.0kJ，若使該反應(yīng)通過(guò)可逆電池來(lái)完成，則吸熱4.0 kJ。(1)計(jì)算該化學(xué)反應(yīng)的；(2)當(dāng)該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行時(shí)(即不作電功時(shí))，求環(huán)境的熵變及總熵變；(3)計(jì)算體系可能做的最大功為若干？解：(1) (2) (3) 71mol單原子理想氣體始態(tài)為273K，分別經(jīng)歷下列可逆變化：(a)恒溫下壓力加倍(b)恒壓下體積加倍(c)恒容下壓力加倍(d)絕熱可逆膨脹至壓力減少一半。(e)絕熱不可逆反抗恒外壓0.5膨脹至平衡。試計(jì)算上述各過(guò)程的、。(已知273K，下改氣體的摩爾熵為100)解：(a)恒溫下壓力加倍或(b) 恒壓下體積加倍 ，當(dāng)時(shí)， 或(c) 恒容下壓力加倍，當(dāng)時(shí)， (d) 絕熱可逆膨脹至壓力減少一半 (e) 絕熱不可逆反抗恒外壓0.5膨脹至平衡 絕熱不可逆過(guò)程中不可用絕熱可逆過(guò)程方程，現(xiàn)利用下述方法求終態(tài)溫度。 理想氣體的絕熱不可逆過(guò)程的熵變計(jì)算可使用狀態(tài)I到狀態(tài)II的普遍熵變公式：8在298K和100kPa壓力下，已知C(金剛石)和C(石墨)的摩爾熵、摩爾燃燒焓和密度分別為： 物質(zhì) C(金剛石) 2.45 -395.40 3513 C(石墨) 5.71 -393.51 2260 試求：(1) 在298K和100kPa下，C(石墨) C(金剛石)的 ；(2) 在298K和100kPa 時(shí)，哪個(gè)更穩(wěn)定？(3)增加壓力能否使不穩(wěn)定晶體向穩(wěn)定晶體轉(zhuǎn)變？如有可能，至少要加多大的壓力，才能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化？ 解：(1) C(石墨) C(金剛石) (2) 在298K和100kPa下，說(shuō)明在此條件下反應(yīng)不能右向進(jìn)行，即石墨不能變?yōu)榻饎偸蚀藭r(shí)石墨穩(wěn)定。 (3)加壓有利于反應(yīng)朝著體積縮小的方向進(jìn)行。金剛石