物化热力学第二定律习题解答.doc

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1、热力学第二定律习题解答1.已知每克汽油燃烧时可放热46.86kJ。(1)若用汽油作以水蒸气为工作物质的蒸汽机的燃料时，该机的高温热源为378K，冷凝器即低温热源为303K；(2)若用汽油直接在内燃机内燃烧，高温热源温度可达到2273K，废气即低温热源亦为303K；试分别计算两种热机的最大效率是多少？每克汽油燃烧时所能做出的最大功为多少？解2.在300K时，2mol的（假设为理想气体）从定温可逆膨胀到，试计算其。解3.10g(假设为理想气体)在300K,时，在保持温度为300K及恒定外压为下进行压缩，终态压力为(需注意此过程为不可逆过程)。试求算此

2、过程的，并与实际过程的热温商进行比较。解定温过程：所以1.在293K时，将一方形容器用隔板从正中间分开，然后将1mol和1mol分别放在容器的两边，当将中间隔板抽去以后，两种气体自动混合。在此过程中系统的温度不变，与环境没有热交换，试求此混合过程的，并与实际过程的热温商进行比较。（提示：可将此两种气体分别进行真空膨胀处理）解定温定压下不同种理想气体混合：因为，所以：2.3mol单原子分子理想气体在定压条件下由300K加热到600K，试求这一过程的。解定压可逆升温：3.5mol双原子分子理想气体在定容条件下由448K冷却到298K，试求这一过程的。

3、解定容可逆降温：4.固体钼的摩尔定压热容随温度的变化有下列关系；1mol固体钼从273K定压加热到熔点2893K，求。解：1.试证明1mol理想气体在任意过程中的熵变均可用下列公式计算：(1)(2)(3)（提示：从热力学第一定律及热力学第二定律出发，结合理想气体的热力学特征来证明。）证热力学第一定律：(不做非体积功时)热力学第二定律：所以对于理想气体，。则：或(2)理想气体，(3)将代入(1)式：1.1molHe（假设为理想气体）其始态为、，经由一任意变化到达终态为、。试计算此过程中系统的。解：2.2mol某单原子分子理想气体其始态为，273K，

4、经过一绝热压缩过程至终态为，546K。试求算，并判断此绝热过程是否可逆。解：绝热过程，则，所以，，此过程为不可逆。3.使10A电流通过电阻器时间为10s，同时在电阻周围有温度为283K的恒温水流过，若水是大量的，试分别计算电阻器和水的。解以电阻器为系统时，由于电阻器的状态未变，所以。以水为系统：水吸热1.工业上钢件锻造以后常常需要淬火，将一块质量为3.8kg温度为427℃的铸钢放在13.6kg温度为21℃的油中淬火。已知油的热容为2.51，钢的热容为0.502，试计算：(1)钢的；(2)油的；(3)总的。（提示：假设在淬火时，钢和油来不及与周围环

5、境发生热交换，先求出油和钢的终态温度。）解假设在淬灭时，钢和油来不及与周围环境发生热交换，即。设终态温度为T3：2.固体碘化银AgI有和两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为146.5℃，由型转化为型时，转化焓等于6462。试计算由型转化为型时的。解定温定压下的可逆相变：1.已知的熔点为-39℃，熔化焓为2343，，。试求50℃的和-50℃的的摩尔熵之差值。解以1molHg为系统，设计过程如下：2.1mol水在100℃及标准压力下向真空蒸发变成100℃及标准压力的水蒸气，试计算此过程的，并与实际过程的热温商相比较以判断此过程是否为自发过程。（提示：

6、此蒸发过程的W=0，故所吸收的热不等于正常气化焓。)解以为系统，设计100℃、下可逆相变到同样状态。向真空蒸发：W=0，所以。可逆相变热:或(因为可逆相变的，本过程的始、终态与可逆相变的始、终态形同)或这里不能用作判据，因为原相变过程不复合定温定压的条件，但符合定温条件，所以可用判据。原过程中，水向真空蒸发，=0，而：所以，原过程可自发进行。另外，还可用熵判据。计算实际过程热温商：所以，原过程为不可逆过程，可自发进行。1.试计算-10℃及标准压力下，1mol的过冷水变成冰这一过程的，并与实际过程的热温商比较以判断此过程能否进行。已知水和冰的热容分

7、别为4.184和2.092；0℃时冰的熔化焓。解设计定压变温可逆过程：由基尔霍夫方程得-10℃时的熔化热为：由于，根据克劳修斯不等式，此过程自发。1.将1kg、-10℃的雪，投入一盛有30℃的5kg水的绝热容器中，以雪和水作为系统，试计算此过程系统的（所需数据见习题16）。解设终态温度为T。该过程在绝热定压下进行：解得2.有一带隔板的绝热恒容箱，隔板两侧的体积相同，在隔板两侧分别充以1mol的(10℃)和(20℃)。若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的（假设此两种气体均为理想气体）。（提示：先计算系统混合后的平衡温度和压力。）解见例题3第7小题

8、。3.利用标准状态下298K的熵值数据，计算下列反应在标准压力及298K条件下的熵变。(1)(2)解1.葡萄糖的氧化反应为，由量热法测得