热力学第二定律习题Word文档下载推荐.docx

1、75.31 ln（336.3/343） + （0.175.31 ln（336.3/303）= 2.35J/K4. 有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的Cp,m24.14J/Kmol, 原子量为118.71，水的Cp,m=75.31J/Kmol。先求锡和水的终态温度T终Q n锡Cp,m，锡 （473-T终） n水Cp,m，水（T终283）（250/118.71） 24.14 （473-T终） = （1000/18） 75.13 （T终283）T终 285.28KS = Sh + Sc n锡Cp,m，锡ln（285.28/473）

2、+ n水Cp,m，水ln（285.28/283）= （250/118.71）24.14 ln（285.28/473） + （1000/18）75.31 ln（285.28/283）= 7.865J/K5. 1mol水在373K和101.325kPa向真空蒸发，变成373K和101.325kPa的水蒸气，试计算此过程的S体系，S环境和S总，并判断此过程是否自发。（水的相变热为40.67KJ/mol）水向真空蒸发不是可逆过程，求其熵变，设计可逆过程，在等温等压下水蒸发为水蒸气，S体系 H/T = 140670/373 = 109J/K求S环境必须先求Q环境，即实际过程中传递的热量。对实际过程真空蒸

3、发，W 0，则U = 0 Q体系Q环境对于可逆蒸发过程的能变化值与真空蒸发值相同，只要求得可逆过程的U就能求得Q环境。对可逆过程：HU（pV）（水的体积可忽略）U = H -（pV）= H - nRT40670137337.569KJ则：Q环境-37.569KJS环境= Q环境/T=-37569/373=-100.7J/KS总=S体系+S环境=109-100.7=8.3J/K因S总0，所以此过程为自发不可逆过程。6.试计算 263K和101.325 kPa，1 mol水凝结成冰这一过程的S体系、S环境和S总，并判断此过程是否为自发过程。已知水和冰的热容分别为75.3 J/Kmol和37.6 J

4、/Kmol，273K时冰的熔化热为 6025 J/mol。7. 有一物系如图所示，将隔板抽去，求平衡后S。设气体的Cp均是28.03 J/K 1mol O2283K, V1mol H2293K，V设混合后温度为t K，则：128.03（t - 283）= 1（293 - t ） t = 288K8. 在温度为298K的室有一冰箱，冰箱的温度为273K。试问欲使1kg水结成冰，至少须做功若干？此冰箱对环境放热若干？已知冰的熔化热为334.7 J/g。（注：卡诺热机的逆转即制冷机，可逆制冷机的制冷率Q/（W） = T1/（T2 T1）。9. 有一大恒温槽，其温度为369.9K，室温为299.9K，

5、经过相当时间后，有4184J的热因恒温槽绝热不良而传递给室空气，试求（1）恒温槽的熵变；（2）空气的熵变；（3）试问此过程是否可逆？（1）S恒温槽（4184）/（96.9 + 273） = -11.31J/K（2） S空气4184/（26.9 + 273） = 13.95J/K（3） S总 = S恒温槽 + S空气 -11.31 + 13.95 2.64 J/K此过程为不可逆过程。10. 1mol甲苯在其沸点383.2K时蒸发为气体，求该过程中的Q、W、H、U、S及G，已知甲苯的汽化热为362kJ/kg。Q = 3620.092 = 33.304 kJW = - pe（V气V液） -peV气-

6、nRT = -1383.2= -3186JU = Q + W = 33.304 - 3.186 = 30.118KJ等温等压过程：H QP 33.304KJ甲苯在正常沸点下变为气体，为可逆过程，则：SQR/T = 33304/383.2 = 86.9J/K对等温相变可逆过程，G011. 1molO2于298 K （1）由100 kPa等温可逆压缩到600 kPa,求Q、W、H、U、F、G、S和S孤立；（2） 若自始至终用600 kPa的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。（1） 等温可逆压缩，则H U 0 W = -nRTln（p1/p2） = -1298ln（100/600） =

7、4443JQ = -W = -4443JS = QR/T = （-4443）/298 = -14.9J/KF=G-TS=nRTln（p2/p1） = 4443J对可逆过程S孤立S体S环境0（2） 始态和终态与（1）相同，则：HU0S = -14.9J/K，F=G 4443J等温恒外压压缩，则V2 = nRT/p2 = 1298/600 = 4.13LV1 = nRT/p1 = 1298/100 = 24.78LW - p外（V2-V1） = -600（4.13-24.78） = 12.39kJQ =- W= -12.39kJS环境 Q/T = 12390/298 = 41.58J/KS孤立SS

8、环境 -14.941.5826.68J/K12. 298K，1mol O2从100 kPa绝热可逆压缩到600kPa，求Q、W、H、U、G、S。已知298K氧的规定熵为205.14 J/K（氧为双原子分子，若为理想气体，Cp,m = 3.5R, =1.4）13. 273K， 1 MPa，10 dm3的单原子理想气体，绝热膨胀至0.1 MPa，计算Q、W、H、U、S。（a）p外p; （b） p外0.1MPa; （3） p外0。（单原子分子理想气体，CV,m = 1.5R， 5/3）（a）p外p，绝热可逆膨胀Q = 0，则：（b）p外0.1MPa，恒外压绝热膨胀，Q = 0（3） p外0则为绝热真

9、空膨胀，Q = 0, W = 0, U = 0, H = 0, T2 = T114. 在298K，100 kPa下，1mol过冷水蒸汽变为298K，100 kPa的液态水，求此过程的S和G。已知298K水的饱和蒸汽压为3.1674 kPa，汽化热为2217 kJ/kg。上述过程能否自发进行？整个过程为等温变化过程，则：15. 指出在下述个过程中体系的U、H、S、F和G何者为零？（1）理想气体卡诺循环。上述物理量均为状态函数，所以均为零。（2）H2和O2在绝热钢瓶中发生反应。绝热Q = 0, 钢瓶体积不变，W = 0, 则U Q +W=0（3）非理想气体的绝热节流膨胀H 0（4）液态水在373.

10、15K和101.325kPa下蒸发为汽。G 0（5）理想气体的绝热节流膨胀。U H 0（6）理想气体向真空自由膨胀。（7）理想气体绝热可逆膨胀。S 0（8）理想气体等温可逆膨胀。16. 某溶液中化学反应，若在等温等压（298K，100kPa）下进行，放热4104 J，若使该反应通过可逆电池完成，则吸热4000 J。试计算：（1）该化学反应的S；（2）当该反应自发进行（即不作电功）时，求环境的熵变及总熵变；（3）该体系可能作的最大功。17. 已知268K时，固态苯的蒸汽压为2.28kPa，过冷苯蒸汽压为2.64 kPa，设苯蒸汽为理想气体，求268K、1mol过冷苯蒸汽凝固为固态苯的G。18.

11、计算下列恒温反应的熵变化（298K）：2C（石墨）3H2（g）C2H6（g）已知298K时的标准熵如下：C（石墨） 5.74 J/Kmol, H2 130.6 J/Kmol, C2H6 229.5 J/KS（298K）= Sm（C2H6,g）-2Sm（石墨）3Sm（H2,g）= 229.5 -25.74 -3130.6= -173.8 J/Kmol19. 计算下列恒温反应（298 K）的Gr, m。C6H6（g）+C2H2（g） C6H5C2H3（g）已知298K时C6H5C2H3（g）的fHm 147.36 kJ/mol, Sm 345.1 J/KrH = fHm（C6H5C2H3,g） -

12、 fHm（C6H6,g） - fHm（C2H2,g） = 147.36 - 82.93 - 226.75 = -162.32KJrS = Sm（C6H5C2H3,g） - Sm（C6H6,g） - Sm（C2H2,g） = 345.1 - 269.2 - 200.82 = -124.92J/KG = rH - TrS = -162320-298.15（-124.92） = -125075J = -125 kJ20. 298K,100kPa时，金刚石与石墨的规定熵分别为2.38 J/Kmol和5.74 J/Kmol；其标准燃烧热分别为-395.4 kJ/mol和-393.5 kJ/mol。计算在

13、此条件下，石墨金刚石的Gm值，并说明此时哪种晶体较为稳定。rH = cHm（石墨）cHm（金刚石） -393.5 - （-395.4） = 1.9 kJrS = Sm（金刚石） Sm（石墨）= 2.38 - 5.74 = -3.36 J/KG = rH- TrS = 1900 - 298（-3.36） = 2901.3 J 0石墨变金刚石为非自发过程，所以石墨更稳定。21. 试由20题的结果，求算需增大到多大压力才能使石墨变成金刚石？已知在298K时石墨和金刚石的密度分别为2.260103 kg/m3和3.513103 kg/m3。设298K，压力为p时，石墨和金刚石正好能平衡共存，则：22.

14、 101325Pa压力下，斜方硫和单斜硫的转换温度为368K，今已知在273K时，S（斜方）S（单斜）的H322.17J/mol,在273373K之间硫的摩尔等压热容分别为Cp,m（斜方） = 17.24 + 0.0197T J/Kmol; Cp,m（单斜） = 15.15 + 0.0301T J/Kmol，求（a）转换温度368K时的Hm；（2）273K时转换反应的Gm。23. 1mol水在373K、101.3kPa恒温恒压汽化为水蒸气，并继续升温降压至为200、50.66kPa，求整个过程的G（设水蒸气为理想气）。已知：Cp,H2O（g） = 30.54 + 10.2910-3 T J/K

15、 S H2O（g） （298K） = 188.72 J/Kmol.24. 计算下述化学反应在100kPa下，温度分别为298.15K及398.15K时的熵变各是多少？设在该温度区间各Cp,m值是与T无关的常数。 C2H2 （g, p） + 2H2 （g, p） C2H6 （g, p）已知: Sm（J/Kmol） 200.82 130.59 229.49 Cp,m（J/Kmol） 43.93 28.84 52.6525. 反应CO （g） + H2O （g） = CO2 （g） + H2 （g）, 自然力学数据表查出反应中各物质fHm, Sm及Cp,m，求该反应在298.K和1000K时的rHm, rSm及rGm。26. 指出下列式子中哪个是偏摩尔量，那个是化学势？27. 对遵从德华气体方程（p + a/V2）（V - b） = nRT的实际气体，证明：证明：题2833有关偏摩尔量和化学势的习题不要求做。