物理化学课后答案 第三章 热力学第二定律Word文档下载推荐.docx

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高温热源温度，低温热源。

今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，龟此过程的。

解：

将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程

3.6 

不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。

求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。

可逆热机效率。

不可逆热机效率。

（3） 

设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义

因此，上面三种过程的总熵变分别为。

3.7 

已知水的比定压热容。

今有1kg，10︒C的水经下列三种不同过程加热成100︒C的水，求过程的。

系统与100︒C的热源接触。

系统先与55︒C的热源接触至热平衡，再与100︒C的热源接触。

系统先与40︒C，70︒C的热源接触至热平衡，再与100︒C的热源接触。

熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同

在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此

3.8 

已知氮（N2,g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为

将始态为300K，100kPa下1mol的N2（g）置于1000K的热源中，求下列过 

程

（1）经恒压过程；

（2）经恒容过程达到平衡态时的。

在恒压的情况下

在恒容情况下，将氮（N2,g）看作理想气体 

将代替上面各式中的，即可求得所需各量

3.9 

始态为，的某双原子理想气体1mol，经下列不同途径变化到，的末态。

求各步骤及途径的。

恒温可逆膨胀；

先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至；

先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至。

（1）对理想气体恒温可逆膨胀，∆U=0，因此

先计算恒容冷却至使压力降至100kPa，系统的温度T:

同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa时系统的温度T:

根据理想气体绝热过程状态方程，

各热力学量计算如下

2.12 

2mol双原子理想气体从始态300K，50dm3，先恒容加热至400K，再恒压加热至体积增大到100dm3，求整个过程的。

过程图示如下

先求出末态的温度

因此，

两个重要公式

对理想气体

3.17 

组成为的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10mol，从始态，绝热可逆压缩至的平衡态。

求过程的。

混合理想气体的绝热可逆状态方程推导如下

容易得到

3.18 

单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共8mol，组成为，始态。

今绝热反抗恒定外压不可逆膨胀至末态体积的平衡态。

先确定末态温度，绝热过程，因此

3.19 

常压下将100g，27︒C的水与200g，72︒C的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变。

已知水的比定压热容。

过程图解如下

321 

绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol的200K，50dm3的单原子理想气体A，另一侧为3mol的400K，100dm3的双原子理想气体B。

今将容器中的绝热隔板撤去，气体A与气体B混合达到平衡。

系统的末态温度T可求解如下

系统的熵变

注：

对理想气体，一种组分的存在不影响另外组分。

即A和B的末态体

积均为容器的体积。

322 

绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板两侧均为N2（g）。

一侧容积50dm3，内有200K的N2（g）2mol；

另一侧容积为75dm3,内有500K的N2（g）4mol；

N2（g）可认为理想气体。

今将容器中的绝热隔板撤去，使系统达到平衡态。

同上题，末态温度T确定如下

经过第一步变化，两部分的体积和为

即，除了隔板外，状态2与末态相同，因此

注意21与22题的比较。

3.23 

常压下冰的熔点为0︒C，比熔化焓，水的比定压热熔。

在一绝热容器中有1kg，25︒C的水，现向容器中加入0.5kg，0︒C的病，这是系统的始态。

求系统达到平衡后，过程的。

将过程看作恒压绝热过程。

由于1kg，25︒C的水降温至0︒C为

只能导致克冰融化，因此

3.27 

已知常压下冰的熔点为0︒C，摩尔熔化焓，苯的熔点为5.51︒C，摩尔熔化焓。

液态水和固态苯的摩尔定压热容分别为及。

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

粗略估算表明，5molC6H6（l）完全凝固将使8molH2O（s）完全熔化，因

此，过程图示如下

总的过程为恒压绝热过程，，因此 

3.28 

将装有0.1mol乙醚（C2H5）2O（l）的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51︒C的恒温槽中恒温。

35.51︒C为在101.325kPa下乙醚的沸点。

已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓。

今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发至平衡态。

乙醚蒸气的压力；

过程的。

将乙醚蒸气看作理想气体，由于恒温

各状态函数的变化计算如下

忽略液态乙醚的体积

3.30. 

容积为20dm3的密闭容器中共有2molH2O成气液平衡。

已知80︒C，100︒C下水的饱和蒸气压分别为及，25︒C水的摩尔蒸发焓；

水和水蒸气在25~100︒C间的平均定压摩尔热容分别为和。

今将系统从80︒C的平衡态恒容加热到100︒C。

先估算100︒C时，系统中是否存在液态水。

设终态只存在水蒸气，其物

质量为n,则

显然，只有一部分水蒸发，末态仍为气液平衡。

因此有以下过程：

设立如下途径

第一步和第四步为可逆相变，第二步为液态水的恒温变压，第三步为液态水的恒压变温。

先求80︒C和100︒C时水的摩尔蒸发热

3.31. 

O2（g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为

已知25︒C下O2（g）的标准摩尔熵。

求O2（g）

在100︒C，50kPa下的摩尔规定熵值。

由公式知

3.32. 

若参加化学反应的各物质的摩尔定压热容可表示为

试推导化学反应的标准摩尔反应熵与温度T的函数

关系式，并说明积分常数如何确定。

对于标准摩尔反应熵，有

式中 

3.33. 

已知25︒C时液态水的标准摩尔生成吉布斯函

，水在25︒C时的饱和蒸气压。

求25︒C时水

蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。

恒温下

对凝聚相恒温过程，因此

3.34. 

100︒C的恒温槽中有一带有活塞的导热圆筒，筒中为2molN2（g）及装与小玻璃瓶中的3molH2O（l）。

环境的压力即系统的压力维持120kPa不变。

今将小玻璃瓶打碎，液态水蒸发至平衡态。

已知：

水在100︒C时的饱和蒸气压为，在此条件下水

的摩尔蒸发焓。

将气相看作理想气体。

系统终态H2O（g）的摩尔分数为3/5=0.