物理化學熱力學第二定律的題,物理化學的熱力學第二定律問題

時間 2021-08-11 18:12:29

1樓:匿名使用者

1. 1×105pa下,求算393k h2o(g)的規定熵。已知:

smø(298k,h2o,l)=69.94 j·k-1·mol –1;

cp,m(h2o,l)=75.3 j·k-1·mol –1;

cp,m(h2o,g)=188.7 j·k-1·mol –1;

水的氣化熱為4.067×104j·mol –1。

解:s,mø(393,h2o,g)=smø(298,h2o,l)+ +

+

smø(393,h2o)=206 j·k-1·mol-1

2. 1×105pa下,求甲苯在393k時的規定熵,已知甲苯在正常沸點383k時的汽化熱為33.5kj·mol –1,smø(甲苯,298,l)=219.

2j·k-1·mol –1,cp,m(甲苯,l)=156.1j·k-1·mol –1,cp,m(甲苯,g)=103.8j·k-1·mol –1。

解:smø (甲苯,g,393)=smø(甲苯,l,298)+ +

+=348.5j·k-1·mol-1

3. 絕熱容器由隔板分成兩部分,分別盛有溫度、壓力、體積相同的兩種氣體(可視為理想氣體)各1mol,抽去隔板兩種氣體混合,求該過程的δs,是否能利用熵判據判斷該過程的性質?如何判斷?

解:cp,m=cv,m+r=20.78j·k-1·mol-1

smø(600)=smø(298)+ 

=smø (298)+cp,m(600/298)

=160.8j·k-1·mol-1

4. 一絕熱容器由絕熱隔板分成兩部分,分別放置兩塊各1mol的金屬銅,溫度分別為263k和313k,抽去隔板後,兩塊銅達到熱平衡,求其δs,如何用熵判據判斷該過程的性質?(已知cp,m(cu,s)=24.

5j·k-1·mol-1)

解:達到熱平衡時的溫度 t=1/2(t1+t2)=288k

δs=ncp,m(t/t1)+ncp,m(t/t2)=0.18 j·k-1

∵ q=0 w=0 是孤立體系 δs(孤)>0

∴ 該過程是自發過程

5.27℃,1mol理想氣體體積為5.00dm3,當向真空中膨脹至10.0 dm 3時,求w ,q,

δu, δs, δg, δh。

解:w=0 δu=0 q=0 δh=0

δs=nrln(v2/v1)=5.76 j·k-1

δg=-tδs=-1.73×103 j

6. 1mol n2(理想氣體)由200kpa,473k絕熱膨脹(不可逆)至10.0kpa,340k,求算其δs。

解:δs=cp,mln(t2/t1)+nrln(p1/p2)

=7/2 rln(340/473)+rln20.0

=15.3 j·k-1

7. 1mol水在373k,101.3kpa下向真空蒸發變成373k和101.3kpa的水蒸氣,試計算該過程的熵變,並判斷該過程是否為自發過程。

已知:水的氣化熱為2259j·g-1。水蒸氣可視為理想氣體。

解:δs(體)=nδvaphmø/t=109 j·k-1

q(實)=δu=δh-nrt=37561 j

δs(環)=-q(實)/t=-101 j·k-1

δs(總)=δs(體)+δs(環)=8.0 j·k-1

∵ δs(總)>0,且環境不對體系做功

∴ 該過程為自發過程

8. 計算273k,101.3kpa下,1mol水凝結成273k的冰時的熵變。已知 冰的熔化熱為 6008 j·mol-1。

解:273k,101.3kpa下, h2o(l)→h2o(s) 為可逆相變

δs=nδvaphmø/tb=-22.01 j·k-1

9. 1mol苯在353k,101.3kpa與353k的大熱源相接觸,使它向合適體積的真空器皿中蒸發完全變成101.

3kpa的苯蒸氣,計算該過程的熵變,並判斷該過程是否為自發過程。已知:苯在353k的飽和蒸氣壓為101.

3kpa,苯的蒸發熱為394 j·g-1,苯蒸氣可視為理想氣體。

解:7:δs(體)=nδvaphmø/t=87.1 j·k-1

q(實)=δu=δh-nrt=27797 j

δs(環)=-q(實)/t=-78.5 j·k-1

δs(總)=δs(體)+δs(環)=8.4 j·k-1

∵ δs(總)> 0 且環境不對體系做功

∴ 該過程為自發過程

10. 1mol c6h6(l)在正常沸點353.1k下可逆蒸發,其汽化熱為395 j·g-1,計算δs及δa。

解:δs=qr/t=87.3 j·k-1

δa=-w (等溫可逆)

=-rt=-2.94 kj

11. 1molc6h6(l)在標準壓力及353.1k(正常沸點)時,蒸發為蒸氣(視為理想氣體),計算此過程中的δa。

解:方法(1) δa=-w

w=rt=2936 j

δa= -rt= -2936 j

方法(2) δgt,p=0

δa=δg-pδv= -rt= -2936

12. 試比較下列兩個熱機的最大效率:

(1)以水蒸氣為工作物質,工作於403k及313k兩熱源之間

(2)以汞蒸氣為工作物質,工作於653k及323k兩熱源之間。

解:(1) η=(t2-t1)/t2

=22.3%

(2) η=(t2-t1)/t2

=50.5%

13. 蒸汽機在393k和303k之間工作,欲使此蒸汽機做功1010j,試計算最少需要從393k熱庫中吸取多少熱量。

解:此熱機的最大效率η=w/q2=(t2-t1)/t2

∴ 1010/q2=(393-303)/393=0.229

∴ q2=4410 j

14. 在一溫度為298k的室內有一冰箱,冰箱的溫度為273k,試問欲使1k**結冰,至少要做功若干?此冰箱放熱若干?已知冰的熔化熱為334.7j·g-1。

解:β=q1/(-w)=t1/(t2-t1)

(1000×334.7)/(-w)=273/(298-273)

∴ w=-30625 j

此冰箱對環境放熱為 q2=w-q1= -365325j

15. 2mol理想氣體在269k時,由4×105pa,11.2dm3絕熱向真空膨脹到2×105pa,22.

4dm3,計算δs,是否能利用熵判據判斷該過程的性質?如何判斷?

解:δs=nrln(v2/v1)=11.53 j·k-1

能用熵判據判斷該過程的性質

δs(環)=-q/t=0

δs(總)=δs(環)+δs(體)=11.53 j·k-1

∵ δs(總)> 0 且環境不對體系做功

∴ 該過程為自發過程

16. 使5安培的電流經過20歐姆5秒鐘,同時在電阻周圍有恆溫為283k的水流過,若水是大量的,試分別計算電阻和水的δs。

解:電阻的狀態未發生變化,∴ δs(電阻)=0

q(水)=i2rt=2500j

δs(水)=q(水)/t=8.83j·k-1

17. 恆溫下將1.013×105pa的h2與o2各2mol混合,試計算熵變(假設h2與o2為理想氣體)。

解:δs=-r(nalnxa+nblnxb)

=23.04j·k-1

18. 2mol理想氣體在320k時等溫可逆膨脹從1.013×106pa變為1.013×105pa,計算q、w、δu、δh、δs、δa、δg。

解:w=q=nrtln(p1/p2)=12251.96j

δu=δh=0

δa=-nrtln(p1/p2)=-12251.96j

δg=nrtln(p2/p1)=-12251.96j

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物理化學熱力學第二定律的題

2樓:匿名使用者

h2o(g, 298k, 101325pa) -> h2o(l, 298k)

可以拆分成兩個過程:

h2o(g, 298k, 101325pa) -> h2o(g, 298k, 3168pa)

h2o(g, 298k, 3168pa) -> h2o(l, 298k)

第二個過程△g=0,只需計算第一個過程就行了。

△g=rtln(p2/p1),直接就算出△g=-8.59kj△h根據△vaphm計算,為-39.9kj根據二者即可算出△s=-105j/k

△g<0會自動進行

物理化學的熱力學第二定律問題

3樓:匿名使用者

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