物理化学课后答案 第三章 热力学第二定律

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1、第三章热力学第二定律3.1       卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求（1）   热机效率；（2）   当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。解：卡诺热机的效率为                   根据定义             3.5       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。（1

2、）   可逆热机效率。（2）   不可逆热机效率。（3）   不可逆热机效率。解：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。（1）   系统与100°C的热源接触。（2）   系统先与55°C的热源接触至热平衡，再与100°C的热源接触。（3）   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。解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同                   在过程中系

3、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。      解：在恒压的情况下                                在恒容情况下，将氮（N2,g）看作理想气体                                                                       

4、    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。（1）   恒温可逆膨胀；（2）   先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至；（3）   先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至。解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，DU=0，因此             （2）     先计算恒容冷却至使压力降至100kPa，系统的温度T:                          （3）   同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100k

5、Pa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。      解：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

6、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。      解：过程图示如下                                 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。求过程的。      解：过程图示如下                 

7、                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。      解：过程图解如下                                 321       绝热恒容容器中有一绝热耐压隔