衡水学院 《物理化学》第三章 热力学第二定律 作业及答案Word格式文档下载.docx

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（-133）

=-106.5（J）

⑵Q2+Q1=-W

Qr,2+1000=133

Qr,2=-867（J）

Qir,2+1000=106.5

Qir,2=-893.5（J）

[143-3]卡诺热机在T1=900K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。

⑵当向低温热源放热-Q2=100kJ时，系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功–W。

-100+300=-W

-W=200（kJ）

[143-4]冬季利用热泵从室外0℃的环境吸热，向室内18℃的房间供热。

若每分钟用100kJ的功开动热泵，试估算热泵每分钟最多能向室内供热多少？

从室外吸热Q1，向室内供热Q2，室外温度定为T1，室内温度定为T2。

Q2+1517.5=-100

Q2=-1617.5（J）

[143-5]高温热源温度T1=600K，低温热源温度T2=300K。

今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程两热源的总熵变ΔS。

120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，-Q1=Q2=120kJ

[144-7]已知水的比定压热容cp=4.184J·

g-1·

K-1。

今有1kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100℃的水求各过程的ΔSsys、ΔSamb、ΔSiso。

⑴系统与100℃的热源接触；

⑵系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；

⑶系统依次与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；

⑴

＞0，过程自发

⑵因S为状态函数，故

⑶同理

[144-10]1mol理想气体在T=300K下，从始态100kPa经历下列各过程达到各自的平衡态。

求过程的Q，ΔS，ΔSiso。

⑴可逆膨胀至末态压力50kPa；

⑵反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀致平衡态

⑶向真空自由膨胀至原体积的2倍。

⑴理想气体恒温过程：

，

⑵S为状态函数，

理想气体恒温过程：

⑶S为状态函数，

理想气体向真空膨胀：

Q=0

结论:

系统反抗的p越小，不可逆程度越大。

[145-19]常压下将100g，27℃的水与200g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变ΔS。

已知水的比定压热容cp=4.184J·

[145-20]将温度均为300K，压力均为100kPa的100dm3的H2（g）与50dm3的CH4（g）恒温恒压下混合，求过程的ΔS。

假定H2（g）和CH4（g）均可认为是理想气体。

[146-25]常压下冰的熔点为273.15K，比熔化焓Δfush=333.3J·

g-1，水的比定压热容cp=4.184J·

系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15K的水及0.5kg，273.15K的冰。

求系统达到平衡后，过程的ΔS。

∆H水=m水cp（T-T水）

∆H冰=∆H冰1+∆H冰2=m冰∆fush+m冰cp（T-T冰）

∆H水+∆H冰=0即：

1000⨯4.184⨯（T–353.15）+500⨯333.3+500⨯4.184⨯（T–273.15）=0

T=299.93K

[146-27]已知常压下冰的熔点为0℃，摩尔熔化焓∆fusHm（H2O）=6.004kJ·

mol-1，苯的熔点为5.51℃，摩尔熔化焓∆fusHm（C6H6）=9.832kJ·

mol-1。

液态水合固态苯的摩尔定压热容分别为Cp,m（H2O,l）=75.37J·

mol-1·

K-1及Cp,m（C6H6,l）=122.59J·

K-1，今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为0℃的8molH2O（s）与2molH2O（l）成平衡，另一容器中为5.51℃的5molC6H6（l）与2molC6H6（s）成平衡。

现将两容器接触，去掉两容器间的绝热层，使两容器达到新的平衡态。

求过程的ΔS。

∆H1=n∆fusHm=8⨯6004=48032（J）

∆H2=nCp,m（水）（T–273.15）=10⨯75.37（T–273.15）=753.7（T–273.15）

∆H3=-n∆fusHm=-5⨯9832=-49160（J）

∆H4=nCp,m（苯,s）（T–278.66）=10⨯122.59⨯（T–278.66）

48032+753.7（T–273.15）+（-49160）+10⨯122.59⨯（T–278.66）=0

T=277.13K

[146-28]将装有0.1mol乙醚（C2H5）2O（l）的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭真空容器中，并在35.51℃的恒温槽中恒温。

已知乙醚的正常沸点为35.51℃，此条件下乙醚的摩尔蒸发焓∆vapHm=25.104kJ·

今将小玻璃瓶打碎，乙醚蒸发至平衡态。

⑴乙醚蒸气的压力；

⑵过程的Q，ΔU，ΔH及ΔS。

⑵∆H=n∆vapHm=0.1⨯25104=2510.4（J）

恒容W=0

Q=ΔU=∆H-∆ngRT=2510.4–0.1⨯8.3114⨯308.66=2253.8（J）

[147-33]已知25℃时，液态水的标准生成吉布斯函数（H2O,l）=-237.129kJ·

mol-1，饱和蒸气压p*=3.1663kPa。

求25℃时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。

[148-37]已知在100kPa下水的凝固点为0℃，在-5℃时，过冷水的比凝固焓，过冷水和冰的饱和蒸气压分别为及。

今在100kPa下，有-5℃1kg的过冷水变为同样温度、压力下的冰，设计可逆途径，分别按可逆途径计算过程的ΔG及ΔS。

[148-38]已知在-5℃，水和冰的密度分别为和。

在-5℃，水和冰的相平衡压力为59.8MPa。

今有-5℃的1kg水在100kPa下凝结成同样温度下的冰，求过程的ΔG。

假设，水和冰的密度不随压力改变。

[149-47]汞（Hg）在100kPa下的熔点为-38.87℃，此时比融化焓Δfush=9.75J·

g-1；

液体汞和固态汞的密度分别为和。

⑴压力为10MPa下汞的熔点；

⑵若要汞的熔点为-35℃，压力需增大至多少？

已知:

p1=1⨯105Pa

T1=234.28K

ΔfusH=9.75J.g-1

（1）p2=10MPa

⑵T2=238.15K

（1）

解得：

T2=234.9K

⑵

p2=61.5MPa

[150-48]已知水在77℃时的饱和蒸气压为41.891kPa。

水在101.325kPa下的正常沸点为100℃。

⑴下面表示水的蒸气压与温度的关系的方程式中的A和B值：

⑵在此温度范围内水的摩尔蒸发焓；

⑶在多大压力下水的沸点为15℃。

已知：

T1=273.15+77=350.15Kp1=41891Pa

T2=373.15Kp2=101325Pa

⑴①②

②-①得：

代入数据

A=2179.133代入①

B=10.84555

⑶将A=2179.133，B=10.84555代入

得

[150-49]水（H2O）和氯仿（CHCl3）在101.325kPa下的正常沸点分别为100℃和61.5℃，摩尔蒸发焓分别为ΔvapHm（H2O）=40.668kJ·

mol-1和ΔvapHm（CHCl3）=29.50kJ·

求两液体具有相同饱和蒸气压时的温度。

水①

氯仿②

①-②得：

即262.9℃