第三章热力学第二定律复习题1.ppt

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1、第三章热力学二定律单元复习2021/8/3一、主要内容主要内容:三个定律:几个概念:Q、W、U、H、S、G、A等压等容2021/8/3第三章热力学第二定律1卡诺循环,卡诺定理2熵及计算,(几个过程)亥姆霍兹函数A吉布斯函数G△G的计算,越小趋势越大,但反应不一定快4基本公式关系式：2021/8/35克拉贝龙方程克—克方程2021/8/32021/8/3思考题1试根据熵的统计意义定性地判断下列过程中体系的熵变大于零还是小于零?(1)水蒸气冷凝成水；(2)CaCO3(s)一CaO(s)+CO2(g)(3)乙烯聚合成聚乙烯；(4)气体在催化剂表面上吸附；(5)碳水化合物

2、在生物体内的分解对同一种物质，气态熵＞液态熵＞固态熵对于化学反应而言，气体量增加，熵值增加，气体量减少，熵值减少。当物质从较有序的状态过渡到较为无序的状态时，熵值增加.2021/8/32.263K的过冷水结成263K的冰，ΔS＜0，与熵增加原理相矛盾吗？为什么？答：并不矛盾，熵增加原理适用条件是孤立体系或绝热体系，而上述过程并不具备这个特定条件，体系与环境间有热交换，不是孤立体系或绝热体系，ΔS可以小于零。而总熵会大于零的。(1)△S＜0；(2)△S＞0；(3)△S＜0；(4)△S＜0；(5)△S＞0。2021/8/33判断下列各题说法或结论是否正确，并说明原因(

3、1)功可以全部变成热，但热不能全部转化成功；答案不正确。功可以全部变成热，热也可以全部转化为功但热全部转化为功肯定会引起其他变化。(2)自然界中存在温度降低，但熵值增加的过程；答案正确。熵不仅与温度有关，还与其他状态性质如体积、压力有关。熵值的改变将取决于这些因素变化的综合效应。例如，绝热膨胀过程就是温度降低、熵值增加的过程。2021/8/3(3)体系达平衡时熵值最大，吉布斯自由能最小；答案不正确。绝热体系(或隔离体系)达平衡时熵最大，等温等压不作非体积功的条件下，体系达平衡时吉布斯自由能最小。本题说法忽略了前提条件(4)不可逆过程的熵不会减少；答案不正确。该说法

4、仅适合于绝热体系或隔离体系2021/8/3(5)可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么?不可逆过程的热温商与熵变是否相等？答：可逆过程的热温商即等于熵变。即ΔS＝QR/T(或ΔS＝∫δQR/T)。不可逆过程热温熵与熵变不等，其原因在于可逆过程的QR大于QIR，问题实质是不可逆过程熵变由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。因此，不可逆过程熵变大于热温商。由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定,则ΔS值是一定的。2021/8/3答：(1)不对,只有在T,p一定的可逆过程中,体系的ΔGT，p才等于WR＇;在其它条件下,不可逆过程中

5、ΔGT,p不等于WR＇。4.关于公式ΔGT，p＝WR'的下列说法是否正确？为什么？(2)“等温等压下只有体系对外做非体积功时G才降低”；(3)“G就是体系中能做非体积功的那一部分能量”。(1)“体系从A态到B态不论进行什么过程ΔG值为定值且一定等于W＇”；2021/8/3(2)不对,体系的吉布斯自由能是状态函数,假如GB＜GA，则由A至B的等温等压过程是自发的,但不论在实际过程中体系是否对外作非体积功,体系自由能都是降低的(3)不对，只有在等温等压条件下，吉布斯自由能的降低值才是作非体积功的能值。2021/8/3例１：1mol理想气体在等温下通过(1)可逆膨胀(2

6、)真空膨胀，体积增加到10倍，分别求其熵变解（1）可逆膨胀（2）真空膨胀熵是状态函数，始终态相同，体系熵变也相同，所以：2021/8/3例２：273K，将一个２２.４dm3的盒子用隔板一分为二，一边放0.5molO2，另一边放0.5molN2,求抽去隔板后，两种气体混合过程的熵变解（１）实际上是孤立体系的熵变，所以混合是自发的不可逆过程。2021/8/3例３：求下述过程熵变。已知H2O（l）的汽化热为４０.６２kJ/mol注：如果是不可逆相变，可以设计可逆相变求值。解:2021/8/3例４已知在101.325kPa下，水的沸点为100℃，其比蒸发焓△vapＨ=22

7、57.4kJ·K-1。已知液态水和水蒸气在100～200℃范围内的平均比定压热容分别为：今有101.325kPa下120℃的1kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求出过程的△S及△G。2021/8/3解：设计可逆途径101.325kPaT1=120℃1kgH2O（l）101.325kPaT1=120℃1kgH2O（g）101.325kPaT1=100℃1kgH2O（g）101.325kPaT1=100℃1kgH2O（l）2021/8/3通过△H来求△G，即2021/8/32021/8/33.9始态为的某双原子理想气体1mol，经下

8、列不同途经