热力学第二定律习题课.ppt

《热力学第二定律习题课.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、习题课热力学第一定律、第二定律1热力学第一定律（U为状态函数）1对于封闭体系2W的计算公式气体向真空膨胀气体等外压膨胀气体等温可逆膨胀如果等外压发生变化，需分段计算3ΔU和ΔHWf=0等容过程(氧弹法)Wf=0等压过程Wf=0，无相变及化学变化的等容过程Wf=0，无相变及化学变化的等压过程4理想气体的ΔU和ΔH单分子Cv,m=3/2R双分子Cv,m=5/2R单分子Cv,m=5/2R双分子Cv,m=7/2R绝热可逆过程用来联立状态方程求T2进而求出ΔU和W5相变和化学反应的ΔU和ΔH凝聚态相变气态参与相变凝聚态化学

2、反应热气态参与化学反应热化学反应标准摩尔焓变Kirchhoff定律气态参与的化学反应（理想气体）2熵变的计算1.理想气体的等温可逆p，V，T变化过程2.理想气体的等温、等压混合熵变3.理想气体的等温、等容混合熵变(1)相同理想气体的混合过程(2)不同理想气体的混合过程下页上页4.理想气体在变温可逆过程中的熵变(1)等容可逆变温过程（2）等压可逆变温过程（3）一定量理想气体这种过程的熵变一定要分两步计算或者先等温，后等容先等温，后等压下页上页2ΔS的计算2ΔS的计算5.等温、等压可逆相变的熵变6.不可逆相变的熵变Δ

3、S必须寻求可逆途径进行计算。要求：始、终态相同；每一步必须可逆；每一步的ΔS都很容易计算。常见可逆途径：等压可逆升温+等温、等压可逆相变+等压可逆降温7.化学反应过程的熵变298K和标准压力下温度T和标准压力下下页上页2熵变的计算8.环境的熵变不论系统是可逆还是不可逆吸入（或放出）一定的热量，环境的可逆热效应都等于系统热效应的负值（不论系统的热效应是可逆还是不可逆）。下页上页3A和G1.在等温过程中，等号代表可逆过程，如果Wf=0，则ΔA=We2.在等温、等压过程中，等号代表可逆过程，如果Wf=0，则ΔG=0等温

4、、等容和Wf=0时，自发变化向着ΔA<0的方向进行。等温、等压和Wf=0时，自发变化向着ΔG<0的方向进行。3.在等温过程中，下页上页4ΔG的计算1.等温可逆过程(1)对于理想气体(2)对于凝聚相系统下页上页9/16/202112习题求25℃及标准压力下石墨变成金刚石的gibbs自由能变化，并判断过程能否自发。已知25℃及标准压力下有以下数据：9/16/202113解：ΔtrsGθm（T）=ΔtrsHθm（T）-TΔtrsSθm（T）ΔtrsHθm（T）=ΔcHθm（石墨）-ΔcHθm（金刚石）=（-3.9351

5、4+3.9541）×105=1896（J/mol)ΔtrsSθm（T）=Sθm（金刚石）-Sθm（石墨）=2.4388-5.6940=(1896-298×3.2552)J/mol=2866J/mol因为GT,p>0，故在25℃及标准压力下石墨不能自发变成金刚石。1．理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变及环境的熵变应为：(A)>0，=0（B）<0，=0(C)>0，<0（D）<0，>0（C）。理想气体等温膨胀，体积增加，熵增加，但要从环境吸热，故环境的熵减少。4．1mol理想气体在等温下，分

6、别经历如下两个过程：①可逆膨胀过程；②向真空膨胀过程，终态体积都是始态体积的10倍。分别计算这两个过程系统的熵变。解：①因该过程系理想气体等温可逆膨胀过程，所以：②虽然与(1)的膨胀方式不同，但其始、终态相同，熵是状态函数，所以该过程的熵变与①的相同，即5．有2mol单原子分子理想气体，由始态500kPa，323K加热到终态1000kPa，373K。试计算此气体的熵变。解：这是一个p,V,T都改变的过程，计算熵变要分两步进行。第一步，等温可逆改变压力的过程，第二步，等压可逆改变温度的过程，熵变的计算式为1mol理

7、想气体在等温下，分别经历如下两个过程：①可逆膨胀过程；②向真空膨胀过程，终态体积都是始态体积的10倍。分别计算这两个过程系统的熵变。解：①因该过程系理想气体等温可逆膨胀过程，所以：②虽然与(1)的膨胀方式不同，但其始、终态相同，熵是状态函数，所以该过程的熵变与①的相同，即下页上页在298K的等温情况下，两个容器中间有旋塞连通，开始时一边放0.2mol压力为20kPa，另一边放0.8mol压力为80kPa，打开旋塞后，两气体相互混合，设气体均为理想气体。试计算：(1)终态时容器中的压力。(2)混合过程的Q，W，和(

8、3)如果在等温下，可逆地使气体分离，都恢复原状，计算过程的Q和W。下页上页解：(1)首先计算旋塞两边容器的体积，然后得到两个容器的总体积，就能计算最终混合后的压力。(2)理想气体的等温混合过程混合时没有热效应，所以(3)下页上页①5mol双原子分子理想气体，在等容的条件下，由448K冷却到298K；②3mol单原子分子理想气体，在等压条件下由300K加热到600K，试计算