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1、大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案热力学第二定律课后习题答案习题1在300K，100kPa压力下，2molA和2molB的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600K。求整个过程的,S为若干,已知C=1,5R，C=2,5RV～m～AV～m～B,混合态纯态,,,，2molA2molB，，,定容300100KkPa，2mol，A(g),,,,[题解],,,,,,,,2()()1p,100kPa,,2mol，B(g),,T,300K1,,混合态,，2molA2molB，，,,T,600K2,,S=
2、,S+,S，n=2mol12,S=2nRln(2V/V)=2nRln21,S=(1,5nR+2,5nR)ln(T/T)=4nRln2221,1,1,1所以,S=6nRln2=(6，2mol，8,314J?K?mol)ln2=69,15J?K导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件[下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。习题22mol某理想气体，其定容摩尔热容C=1.5R，由500K，40
3、5,2kPa的始态，依次经历，vm下列过程:(1)恒外压202,6kPa下，绝热膨胀至平衡态;(2)再可逆绝热膨胀至101,3kPa;(3)最后定容加热至500K的终态。试求整个过程的Q，W，,U，,H及,S。[题解](1)Q=0，,U=W，111nRTnRT21,,p,()nC(T,T)，V～m21supp21pT211.5(T,T),,T，212p1代入p,405.2kPa，p,202.6kPa，得124T,T,400K21551,1,,p1,,,223,(2)Q=0，TT()，，,,,2325p5
4、,330.4,TT,,()K230332(3),V=0，W=0，33QUnCTT,,,,，，，,,,()[.(.)].2831450030314491JkJ3343V,m2T5004pp,,，,(.).10131671kPakPa43T3033整个过程:Q=Q+Q+Q=4,91kJ，,U=0，,H=0，123Q+W=,U，故W=,Q=,4,91kJp4056.,,111,SnR,,，,ln(.ln28314).JKJK??1475p1671.4[导引]本题的变化过程为单纯pVT变化，其中U、H和S是状态
5、函数，而理想气体的U和H都只是温度的函数，始终态温度未变，故,U=0，,H=0。,S的计算可利用理想气体定温过程的公式。本题关键为Q和W的计算，因为Q和W是过程量，必须依据过程中的每一步进行分步计算。又，本题型是考研题中常见的。习题3计算2mol镉从25?加热至727?的熵变化。已知:镉的正常熔点为321?，,H=fusm,1,1,16108,64J?mol。相对原质量为112,4，C(Cd，l)=29,71J?mol?K，C(Cd，s)=(22,48p～mp～m,3,1,1+10,318，10T/K)
6、J?mol?K。[题解]在25,727?的温度区间，金属镉将发生熔化现象，可设计如下过程:Cd(l)Cd(s),S2mol，2mol,101.325kPa，101.325kPa727?25?,S,S13Cd(l)Cd(s),S22mol，2mol101.325kPa，101.325kPa，321?321?594.15KTnC(s)dT2,mp,3,1,1,S,,[2(22.84，10.318，10T/K)dT]J?K,37.61J?K1,,298.15KTTn,H(2，6108.64)J,1fusm,S
7、,,,20.56J?K2T594.15K1000.15K1000.15KnC(s)dTdTp.m,1,1,S,,(2，29.71)J?K,30.94J?K3,,594.15K594.15KTT,1ΔS=ΔS+ΔS+ΔS=89.11J?K123[导引]本题为定压变温过程，但在变温区间内存在相变，所以必须将整个途径分解为pVT变化过程和可逆相变过程，依据公式分步计算其熵变，最后利用状态函数的特点加和求得。习题433在下列情况下，1mol理想气体在27?定温膨胀，从50dm至100dm，求过程的Q，W，,U，
8、,H及,S。(1)可逆膨胀;(2)膨胀过程所作的功等于最大功的50%;(3)向真空膨胀。[题解](1)理想气体定温可逆膨胀,U=0，,H=0V2Q,,W,nRTln,1728.85JrV1Q,1r,S,,5.76J?KT(2)Q=,W=50%W=864,44Jr,1,S=5,76J?K，,U=0，,H=0(3)Q=0，W=0，,U=0，,H=0,1,S=5,76J?K[导引]本题涉及两个重要概念:其一为封闭系统经不同过程由同一始态到达同一终
