材料熱力學(xué) 課件 14-習(xí)題課-2

任課教師：王錦程Office：友誼校區(qū)創(chuàng)新大廈B-1318Telmail：jchwang@

熱力學(xué)第二定律及基本關(guān)系式的回顧與復(fù)習(xí)

Clausius不等式

三個(gè)判據(jù)孤立系統(tǒng)

（一切過程的方向）（自發(fā)過程的方向）2/32

或系統(tǒng)與環(huán)境交換系統(tǒng)產(chǎn)生2/24重要計(jì)算

4個(gè)基本過程：簡(jiǎn)單物理過程（等溫、等壓、等容），相變、混合方法：基本公式+設(shè)計(jì)途徑

熱力學(xué)基本關(guān)系式

對(duì)應(yīng)系數(shù)關(guān)系式基本關(guān)系式Maxwell關(guān)系式一階偏導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)二階偏導(dǎo)數(shù)與求導(dǎo)順序無關(guān)3/32

熱力學(xué)第二定律及基本關(guān)系式的回顧與復(fù)習(xí)

Gibbs-Helmholtz方程

3/24

p1，V1，T1

例題4/24

例題5/24

例題6/24

例題7/24絕熱可逆膨脹時(shí)

(3)恒溫可逆膨脹

例題8/24

例題

9/24

例題

10/24

例題11/247-4.將裝有0.1mol乙醚液體的微小玻璃泡,放入35℃,101325Pa,10dm3的恒溫瓶中,其中充滿N2氣。將小玻璃泡打碎后,乙醚完全汽化,此時(shí)形成一混合理想氣體。已知乙醚在101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)為35℃,其汽化焓為25.10kJ·mol-1,請(qǐng)分別計(jì)算乙醚及氮?dú)庾兓^程的ΔH和ΔS。

首先計(jì)算出氣化后乙醚蒸氣的壓力（對(duì)N2而言，初末態(tài)不變，其ΔH和ΔS均為0）然后畫出框圖

作業(yè)講解12/247-5.在一帶活塞(設(shè)無摩擦無質(zhì)量)的容器中有氮?dú)?.5mol,容器底部有一密封小瓶,瓶中有液體水1.5mol,整個(gè)系統(tǒng)的溫度為100℃,壓力為101.3kPa。今使小瓶破碎,在維持101.3kPa下水全部蒸發(fā)為水蒸氣,終態(tài)溫度仍為100℃。已知水在100℃、101.3kPa下的汽化焓為40.67kJ·mol-1,氮?dú)夂退魵饩蠢硐霘怏w考慮。求此過程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。

理想氣體等溫等壓混合無混合熱作業(yè)講解13/248-5.一定量純理想氣體由同一始態(tài)T1、p1、V1分別經(jīng)絕熱可逆膨脹至T2、p2、V2

和經(jīng)絕熱不可逆膨脹至T′2、p′2、V′2。若p2=p′2,試證明V2<V′2。作業(yè)講解T1、p1、V1T2、p2、V2T′2、p′2、V′2

14/24作業(yè)10-2.在溫度為298K、壓力為p

下，C(金剛石)和C(石墨)的摩爾熵分別為2.45和5.71J·K-1·mol-1，其燃燒熱分別為-395.40和-393.51kJ·mol-1，其密度分別為3513和2260kg·m-3。試求：(1)在298K及p

下，石墨-金剛石的ΔtrsGm(2861J/mol)；(2)哪一種晶型較為穩(wěn)定？(3)增加壓力能否使穩(wěn)定的晶體變成不穩(wěn)定的晶體，

如有可能，則需要加多大的壓力？C(石墨，298K，101325Pa)C(金剛石，298K，101325Pa)C(石墨，298K，px)C(金剛石，298K，px)

作業(yè)講解15/24

向真空等溫蒸發(fā)，W=0

作業(yè)講解16/24

此題總壓力不變，等溫過程，氣化后要分壓。水蒸氣的分壓（72kPa）小于該溫度下的飽和蒸汽壓，所以可以完全氣化。此過程可看作為氮?dú)獾牡葴嘏蛎?、水的氣化和水蒸氣的等溫膨脹三個(gè)分過程。（忽略了壓力對(duì)水的熱力學(xué)性質(zhì)的影響）

作業(yè)講解2molN2T1=373KP1=120kPa2molN2T1=373KP1=48kPa3molH2O(l)T1=373KP1=0kPa3molH2O(g)T2=373KP2=101325Pa3molH2O(g)T3=373KP3=72kPa17/24

對(duì)理想氣體：對(duì)范德華氣體：作業(yè)11-3.作業(yè)講解18/24作業(yè)11-5：某實(shí)際氣體的狀態(tài)方程pV=n(RT+αp),其中α是只與氣體的性質(zhì)和溫度有關(guān)的常數(shù)。若該氣體在定溫下進(jìn)行可逆變壓過程。試推導(dǎo)該過程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG與T、p的關(guān)系