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

1、Wir = 80% Wr= 80% （-133） = - 106.5 （J） Q2 + Q1 = - WQ r,2 + 1000 = 133Q r,2 = - 867 （J）Q ir,2 + 1000 = 106.5Qir,2 = - 893.5 （J）143-3 卡诺热机在T1 = 900 K的高温热源和T2 = 300 K的低温热源间工作。当向低温热源放热 - Q2 = 100 kJ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100 kJ的功开动热泵，

2、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。Q 2 + 1517.5 = -100Q 2 = - 1617.5 （J）143-5 高温热源温度T1 = 600 K，低温热源温度T2 = 300 K。今有120 kJ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S。120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源，-Q1 = Q2 = 120 kJ144-7 已知水的比定压热容cp = 4.184 Jg-1K-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Ssys、Samb、Siso。系统与100的热源接触；系

3、统先与55的热源接触至热平衡，再与100的热源接触；系统依次与40，70的热源接触至热平衡，再与100的热源接触； 0，过程自发因S为状态函数，故同理 144-10 1 mol理想气体在T = 300 K下，从始态100 kPa经历下列各过程达到各自的平衡态。求过程的Q，S，Siso。可逆膨胀至末态压力50 kPa；反抗恒定外压50 kPa不可逆膨胀致平衡态向真空自由膨胀至原体积的2倍。理想气体恒温过程：，S为状态函数， 理想气体恒温过程：S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

4、器中混合，求最终水温t及过程的熵变S。已知水的比定压热容cp = 4.184 J145-20 将温度均为300 K，压力均为100 kPa的100dm3的H2（g）与50dm3的CH4（g）恒温恒压下混合，求过程的S。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273.15 K，比熔化焓fush = 333.3 Jg-1，水的比定压热容cp = 4.184 J系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15 K的水及0.5kg，273.15 K的冰。求系统达到平衡后，过程的S。H水 = m水cp（T - T水） H冰 = H冰1 + H冰2 = m冰 fush

5、+ 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） = 0T = 299.93 K146-27 已知常压下冰的熔点为0，摩尔熔化焓fusHm（H2O） = 6.004 kJmol-1，苯的熔点为5.51，摩尔熔化焓fusHm（C6H6） = 9.832 kJmol-1。液态水合固态苯的摩尔定压热容分别为Cp,m（H2O, l） = 75.37 Jmol-1K-1及Cp,m（C6H6, l） = 122.59 JK-1，今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为0的8 mol H2O

6、（s）与2 mol H2O （l）成平衡，另一容器中为5.51的5 mol C6H6 （l）与2 mol C6H6 （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S。H1 = nfusH m = 8 6004 = 48032 （J）H2 = nCp,m （水）（T 273.15） = 10 75.37 （T 273.15） = 753.7 （T 273.15）H3 = - nfusHm = - 5 9832 = - 49160 （J）H4 = nCp,m（苯, s） （T 278.66） = 10 122.59 （T 278.66）48032 + 753.

7、7 （T 273.15） + （- 49160） + 10 122.59 （T 278.66）= 0T = 277.13 K146-28 将装有0.1 mol乙醚（C2H5）2O（l）的小玻璃瓶放入容积为10 dm3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 = 25.104 kJ今将小玻璃瓶打碎，乙醚蒸发至平衡态。乙醚蒸气的压力；过程的Q，U，H及S。H = nvapH m = 0.1 25104 = 2510.4 （J）恒容W = 0Q = U = H - ngRT = 2510.4 0.1 8.3114 308.

8、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） = -237.129 kJmol-1，饱和蒸气压p* = 3.1663 kPa。求25时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。148-37 已知在100 kPa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100 kPa下，有-5 1 kg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G及S。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59.8 MPa。今有-5的1 kg水在100 kPa下凝结成同样温度下

9、的冰，求过程的G。假设，水和冰的密度不随压力改变。149-47 汞（Hg）在100 kPa下的熔点为-38.87，此时比融化焓fush = 9.75 Jg-1；液体汞和固态汞的密度分别为和。压力为10 MPa下汞的熔点；若要汞的熔点为-35，压力需增大至多少？已知: p1 = 1 105 Pa T1 = 234.28 KfusH = 9.75 J.g-1 （1）p2=10 MPaT2 = 238.15 K（1） 解得：T2 = 234.9 Kp2 = 61.5 MPa150-48 已知水在77时的饱和蒸气压为41.891 kPa。水在101.325 kPa下的正常沸点为100。下面表示水的蒸气

10、压与温度的关系的方程式中的A和B值：在此温度范围内水的摩尔蒸发焓；在多大压力下水的沸点为15。已知：T1 = 273.15 + 77 = 350.15K p1 = 41891 Pa T2 = 373.15 K p2 = 101325 Pa -得：代入数据A = 2179.133 代入B = 10.84555将A = 2179.133，B = 10.84555代入得150-49 水（H2O）和氯仿（CHCl3）在101.325 kPa下的正常沸点分别为100和61.5，摩尔蒸发焓分别为vapHm（H2O） = 40.668 kJmol-1和vapHm（CHCl3） = 29.50 kJ求两液体具有相同饱和蒸气压时的温度。水 氯仿 -得：即262.9