资源描述：
《第二章热力学第二定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、WORD格式可编辑第二章热力学第二定律练习参考答案1.1L理想气体在3000K时压力为1519.9kPa，经等温膨胀最后体积变到10dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。解:理想气体等温过程。ΔU=ΔH=0Wmax=pdV=dV=nRTln(V2/V1)=p1V1ln(V2/V1)=1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/1×10-3)=3499.7(J)=3.5(kJ)等温时的公式ΔS=pdV/T=nRln(V2/V1)=Wmax/T=3.5×103/3000=1.17(J•K-1)2.1molH2
2、在27℃从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10dm3，求体系的熵变。若使该H2在27℃从1dm3经恒温可逆膨胀至10dm3，其熵变又是多少？由此得到怎样结论？解:等温过程。向真空膨胀:ΔS=pdV/T=nRln(V2/V1)(等温）=1×8.314×ln(10/1)=19.14(J•K-1)可逆膨胀:ΔS=pdV/T=nRln(V2/V1)=1×8.314×ln(10/1)=19.14(J•K-1)状态函数变化只与始、终态有关。3.0.5dm370℃水与0.1dm330℃水混合，求熵变。解:定p、变T过程。设终态体系温度为t℃，
3、体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1g•cm-3)在此温度范围不变。查附录1可得Cp,m(H2O,l)=75.48J•K-1•mol-1。n1Cp,m(t-70)+n2Cp,m(t-30)=00.5×(t-70)+0.1×(t-30)=0解得t=63.3℃=336.3KΔS=ΔS1+ΔS2=+=n1Cp,mln(336.3/343)+n2Cp,mln(336.3/303)(定P时的公式ΔS=nCp,mln（T1/T2）)=(0.5×1/18×10-3)×75.48×ln(336.3/343)+(0.1×1/18×10-3)×
4、75.48×ln(336.3/303)=2.36(J•K-1)4.有200℃的锡250g，落在10℃1kgWORD格式可编辑水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的Cp,m=24.14J•K-1•mol-1。解:定p、变T过程。设终态体系温度为t℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1g•cm-3)在此温度范围不变。查附录1可得Cp,m(H2O,l)=75.48J•K-1•mol-1。n1Cp,m1(t-200)+n2Cp,m2(t-10)=0(250/118.7)×24.14×(t-200)+(1000/18
5、)×75.48×(t-10)=0解得t=12.3℃=12.3+273.2=285.5KΔS=ΔS1+ΔS2=+=n1Cp,mln(285.5/473)+n2Cp,mln(285.5/283)=(250/118.7)×24.14×ln(285.5/473)+(1000/18)×75.48×ln(285.5/283)=11.2(J•K-1)5.1mol水在100℃和101.325kPa向真空蒸发，变成100℃和101.325kPa的水蒸气，试计算此过程的ΔS体系、ΔS环境和ΔS总，并判断此过程是否自发。解:设计恒T、恒p可逆相变过程
6、，计算ΔS体系。已知水的蒸发热为40.67kJ•mol-1。ΔS体系=n×ΔH蒸发/T沸点=1×40.67×103/373=109(J•K-1)∵p外=0，∴W=0，Q实际=ΔU=ΔH-Δ(pV)=ΔH-p(Vg-Vl)=ΔH-pVg=ΔH-nRT=1×40.67×103-1×8.314×373=37.56×103(J)ΔS环境=-Q实际/T环境=-37.56×103/373=-100.7(J•K-1)ΔS总=ΔS体系+ΔS环境=109+(-100.7)=8.3(J•K-1)ΔS总＞0，该过程自发进行。6.试计算－10℃和101
7、.325kPa下，1mol水凝结成冰这一过程的ΔS体系、ΔS环境和ΔS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75.3J•K-1•mol-1和37.6J•K-1•mol-1，0℃时冰的熔化热为6025J•mol-1。解:设计可逆过程来计算ΔS体系。定p(101325Pa)下:ΔS1=nCp,mdT/T=nCp,mln(T2/T1)=1×75.3×ln(273/263)=2.81(J•K-1)ΔS2=ΔH/T=1×(-6025)/273=-22.07(J•K-1)ΔS3=nCp,mln(T1/T2)=1×37.6×l
8、n(263/273)=-1.40(J•K-1)ΔS体系=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-20.66(J•K-1)ΔH263=ΔH273+ΔCp,mdTWORD格式可编辑=(-6025)+(37.6-75.3)×(263-273)=-5648(J)ΔS环=-Q/T环=-
