《熱力學(xué)第二定律》作業(yè)任務(wù)

**《熱力學(xué)第二定律》作業(yè)1．有5molHe(g)，可看作理想氣體，已知其C3R，從始態(tài)273K，100kPa，V,m2變到終態(tài)298K，1000kPa，計(jì)算該過(guò)程的熵變。解：SnRlnp1T2CpdTpTT21nRlnpn(CR)lnT(5mol)(8.314JK1mol1)lnp1210ppV,mT21(5mol)(58.314JK1mol1)ln298K謝謝閱讀2273K86.67JK12．有2mol理想氣體，從始態(tài)300K，20dm3，經(jīng)下列不同過(guò)程等溫膨脹至感謝閱讀50dm3，計(jì)算各過(guò)程的U，H，S，W和Q的值。精品文檔放心下載可逆膨脹；真空膨脹；對(duì)抗恒外壓100kPa。解：(1)可逆膨脹U0，H0WnRTlnV2(2mol)(8.314JK1mol1)(300K)ln50dm34.57kJ謝謝閱讀V20dm31Q 4.57kJS 15.24JK1(2)真空膨脹0，U0，H0，Q0精品文檔放心下載S同(1)，S15.24JK1謝謝閱讀**對(duì)抗恒外壓100kPa。由于始態(tài)終態(tài)同(1)一致,所以U，H，S同謝謝閱讀(1)。U0，H0S15.24JK1QWpV(2mol)(100kPa)(50dm320dm3)6kJ感謝閱讀3．1molN2(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，謝謝閱讀分別到達(dá)終態(tài)壓力為600kPa，分別求過(guò)程的U，H，A，G，S，Siso，謝謝閱讀和Q的值。等溫可逆壓縮；等外壓為600kPa時(shí)的壓縮。解：(1)等溫可逆壓縮U0，H0感謝閱讀QWnRTlnp(1mol)(8.314JK1mol1)(298K)ln100kPa1600kPap24443JAW4443JGA4443JSQ4443J14.90JK1T298KSQ4443J14.90JK1環(huán)T298K環(huán)SSS0iso環(huán)(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U，精品文檔放心下載H，A，G，S同(1)。**QWpVp(nRTpnRTp)謝謝閱讀1(600kPa)(60011001)(8.314JK1mol1)(298K)精品文檔放心下載12.40kJS

Q環(huán) T

12400J298K

41.58J

K1環(huán)S

S

S

26.68J

K

1iso

環(huán)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感謝閱讀5dm3，試求終態(tài)的溫度、壓力和過(guò)程的U，H，S，W和Q的值。謝謝閱讀解：VnRT(1mol)(8.314JK1mol1)(298K)0.02478m31100kPa1pCp,m(52)RR71.4感謝閱讀C(52)R5,mTV1TV11 1 2 2T(V1)1298K(0.02478m3)1.41565.3K精品文檔放心下載21V0.005m32nRT(1mol)(8.314JK1mol1)(565.3K)kPaV2p220.005m3935.8WC(TT)5R(TT)5(8.314JK1mol1)(298K565.3K)V1221225555.8JQ0UW5555.8JSQ0THC(TT)7R(TT)7(8.314JK1mol1)(298K565.3K)p1221227778.2J**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H30.77kJmol1，感謝閱讀vap m設(shè)氣體為理想氣體。試求(1)該過(guò)程的W和Q ；(2)苯的摩爾汽化熵S和摩爾汽化Gibbs自由能G;vapmvapm環(huán)境的熵變S環(huán)境；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)程感謝閱讀p＝0(I)外C6H6(l)

C6H6(g)353K

p

353K

p可逆(II)p外(1)W=0QU

W

U

Q(II)W(II)

n

H

pV(g)V(l)p

vap

m

外

m

mn

H

pV

(g)＝n

H

nRTvap

m

外

m

vap

m(1mol)(30770Jmol1)(1mol)(8.314JK1mol1)(353K)謝謝閱讀27835J(2)H30770Jmol1mol1Svapm87.2JK1vapmT353K G HT S0vap m vap m vap mS＝Q環(huán)Q30770Jmol178.9JK1感謝閱讀TT353K(4)**S＝S S n SS (1mol)(87.2JK1mol1)(78.9JK1)謝謝閱讀隔 體 環(huán) vap m 環(huán)8.3JK106．某一化學(xué)反應(yīng)若在等溫等壓下(298.15K,p)進(jìn)行，反應(yīng)進(jìn)度為1mol時(shí)，放感謝閱讀熱40.0kJ，若使該反應(yīng)通過(guò)可逆電池來(lái)完成，則吸熱4.0kJ。感謝閱讀(1)計(jì)算該化學(xué)反應(yīng)的S；r m(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；精品文檔放心下載(3)計(jì)算體系可能做的最大功為若干？Q4000J解：(1)rSR298.15KST1mol13.42JK1mol1rm(2)S＝Q40000J134.2JK1mol1p環(huán)T(298.15K)(1mol)S＝SS147.6JK1mol1隔體環(huán)GHTSHQR40000J4000J44000J精品文檔放心下載G44000J,max7．1mol單原子理想氣體始態(tài)為273K，p，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×p膨脹至平衡。試計(jì)算上述各過(guò)程的Q、感謝閱讀、U、H、S、G、F。(已知273K，p下改氣體的摩爾熵為精品文檔放心下載JK1mol1)解：(a)恒溫下壓力加倍UH0WQnRTlnp(1mol)(8.314JK1mol1)(273K)ln111573Jp22**SnRlnp1mol(8.314JK1mol1)ln115.763JK1p22FW1573JpGF1573J或GnRTln 2 1573J謝謝閱讀1(b)恒壓下體積加倍pnRT，當(dāng)V2V時(shí)，T2TV1111UnC(TT)1mol(38.314JK1mol1)(273K)3405JV,m212WpVp(2VV)pVnRT(1mol)(8.314JK1mol1)(273K)謝謝閱讀1 1 1 1 12270JQUW5675JHC(TT)p 2 1(1mol)(528.314JK1mol1)(273K)或HQp5674J精品文檔放心下載5674JSClnT(1mol)(5mol1)ln214.41JK128.314JK1pT21SSS(1mol)(100JK1mol1)14.41JK1114.4JK121GH(TS)H(TSTS)22115674J[2(273K)(114.4JK1)(273K)(100JK1)]精品文檔放心下載2.949104JFU(TS)U(TSTS)精品文檔放心下載2 2 1 13405J[2(273K)(114.4JK1)(273K)(100JK1)]謝謝閱讀3.176104J(c)恒容下壓力加倍V

nRTp

，當(dāng)p1

2p1

時(shí)，T1

2T1WpV0**UC(TT)3405JV 2 1QVU3405JHC(TT)5674Jp21SClnT(1mol)(3mol1)ln28.644JK128.314JK1VT21SS108.6JK12 1GH(TS)H(TSTS)謝謝閱讀2 2 1 15674J[2(273K)(108.6JK1)(273K)(100JK1)]精品文檔放心下載2.632104JFU(TS)U(TSTS)精品文檔放心下載2 2 1 12270J[2(273K)(108.6JK1)(273K)(100JK1)]感謝閱讀2.973104J(d)絕熱可逆膨脹至壓力減少一半Q0p1Tp1TCp1,m(52)R1.66731122CV1,m2R(p)1(T)211.667(T)1.667T207K122pT273K221UC(TT)1mol(38.314JK1mol1)(207K273K)823.1JV212U823.1JHC(TT)p 2 1(1mol)(528.314JK1mol1)(207K273K)感謝閱讀1372JSQR0T**GH(TS)HST精品文檔放心下載1372J(1mol)(100JK1mol1)(207K273K)精品文檔放心下載5228JFU(TS)UST精品文檔放心下載823.1J(1mol)(100JK1mol1)(207K273K)感謝閱讀5777J絕熱不可逆反抗恒外壓0.5×p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)溫精品文檔放心下載度。Q0UnC (TT)p (V V)感謝閱讀V1,m21外21n3R(TT)nR(TTp)21212p213(T273K)T273K(0.5p)222pT2218.4KUC(TT)1mol(38.314JK1mol1)(218.4K273K)680.9JV212HC(TT)p21(1mol)(528.314JK1mol1)(218.4K273K)謝謝閱讀1135J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的普遍熵變謝謝閱讀公式：SnTRlnpClnT(1mol)(8.314JK1mol1)ln112ppT0.521(1mol)(58.314JK1mol1)ln21.125JK12SSS101.1JK121**GH(TS)H(TSTS)精品文檔放心下載2 2 1 11135J[(218.4K)(101.1JK1)(273K)(100JK1)]精品文檔放心下載4085JFU(TS)U(TSTS)精品文檔放心下載2 2 1 1680.9J[(218.4K)(101.1JK1)(273K)(100JK1)]感謝閱讀4539J8．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：謝謝閱讀物質(zhì)S/(JK1mol1)H/(kJmol1)/(kgm3)mcmC(金剛石)2.45-395.403513C(石墨)5.71-393.512260試求：(1)在298K和100kPa下，C(石墨)C(金剛石)的G；trsm(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)