理想气体恒温与绝热可逆计算.ppt

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1、00-7-101理想气体恒温可逆体积功n=3molp1=V1=20dm3T1=298.15Kn=3molp2=V2=50dm3T2=298.15K恒温可逆p1=nRT/V1={38.314298.15/(2010－3)}Pa=371.8Pap2=nRT/V2={38.314298.15/(5010－3)}Pa=148.7Pa因是理想气体,恒温,可逆过程,故1~5题为理想气体恒温可逆过程的功；6~8题为理想气体绝热过程方程的运用。例3mol理想气体于恒温298.15K条件下由始态V1=20.0dm3可逆膨胀到末态V2=50.0dm3.求始,末态气体的压力

2、p1,p2以及膨胀过程的可逆功Wr.00-7-102理想气体恒外压与恒温可逆例5mol的理想气体于始态t1=25℃,p1=101.325kPa,V1恒温膨胀至末态,已知末态体积V2=2V1,分别计算气体膨胀时反抗恒定外压pamb=0.5p1及进行可逆膨胀时系统所作的功,并在p-V图上绘出两种不同途径的功所对应的面积.(1)恒外压膨胀(2)可逆膨胀pambVp1V1p2V2体积功大小示意图－W1－W200-7-103理想气体恒温可逆压缩+恒外压恒温膨胀n=50g/28g·mol1=1.79mol逆向反抗恒外压膨胀回到始态,pamb=p1=0.1Mpa,正向恒温可逆

3、压缩例298K时,将0.05kg的N2由0.1MPa恒温可逆压缩到2MPa,试计算此过程的功.若压缩后的气体再反抗0.1MPa的外压力进行恒温膨胀回到始态,问此过程的功又是多少?00-7-104理想气体恒温可逆例理想气体恒温可逆膨胀,从V1至10V1,对外作功41.85kJ,p1=202.6kPa,求V1;又若气体为2mol时,温度为多少?由W=nRTln(V2/V1)=nRTln(10V1/V1)=2.303nRT=41850J求得nT=2185.7mol·K故V1=nRT/p1=(8.314×2185.7/202600)m3=0.0897m3=89.7

4、dm3因n=2mol则T=(2185.7/2)K=1092.85K00-7-105理想气体恒温可逆例求100g,25℃的饱和水蒸气恒温可逆膨胀到0.101kPa时的功.已知25℃时水的饱和蒸气压为3.17kPa.设水蒸气符合理想气体行为.(已知H2O的摩尔质量为18.02g·mol1.)00-7-106理想气体绝热可逆例2mol理想气体自25℃,5dm3可逆绝热膨胀至6dm3,温度则降为5℃,求该气体的Cp,m与CV,m,并求过程的Q,W,U,H.V1=5dm3T1=298.15KV2=6dm3T2=278.15KQR=0由理想气体绝热可逆方程Q=0W=U

5、=nCV,m(T2-T1)=221.830(-20)J=-873.2JH=nCp,m(T2-T1)=230.14(-20)J=-1205.6J00-7-107理想气体绝热可逆+恒容加热恒容加热绝热可逆p1=910mmHgT1=298.15Kn1p2=760mmHgT2n2p3=780mmHgT3=T1n2放气例一容器中贮有25℃,910mmHg的某气体,容器上有一旋塞.打开旋塞使该气体从容器中喷出,使器内压力降至760mmHg即将旋塞关闭.然后把容器内气体加热恢复到25℃,器内压力升高至780mmHg.设该气体为理想气体,其定压摩尔热容可视为常数,试求该

6、气体的Cp,m.容器中放气是一个很迅速的过程,容器内放出的气体与剩余气体之间假设存在一个隔膜,膜(无厚度)两侧的压力仅相差dp,故在放气时剩余气体的膨胀可视为理想气体绝热可逆膨胀00-7-108绝热可逆例一水平放置的绝热圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,左,右两侧各有0℃,101.325kPa的理想气体54dm3.左侧内部有一体积及热容均可忽略的电热丝,经通电缓慢加热左侧气体,推动活塞压缩右侧气体使压力最终到达202.650kPa.已知气体的CV,m=12.47Jmol－1K－1,试求:(1)右侧气体的最终温度;(2)右侧气体得到的功;(3)左侧气体的最终温度;

7、(4)左侧气体从电热丝得到的热.任一侧气体物质的量n=p1V1/RT1=2.41mol(1)右侧理想气体绝热可逆压缩00-7-109(2)因Q=0,所以右侧气体得到的功