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熱力學第二定律作業1有5mol He(g),可看作理想氣體,已知其,從始態273K,100kPa,變到終態298K,1000kPa,計算該過程的熵變。 解:2有2mol理想氣體,從始態300K,20dm3,經下列不同過程等溫膨脹至50dm3,計算各過程的, ,和的值。(1) 可逆膨脹;(2) 真空膨脹;(3) 對抗恒外壓100kPa。解:(1)可逆膨脹, (2) 真空膨脹 , 同(1), (3) 對抗恒外壓100kPa。由于始態終態同(1)一致,所以, ,同(1)。 , 31mol N2(g)可看作理想氣體,從始態298K,100kPa,經如下兩個等溫過程,分別到達終態壓力為600kPa,分別求過程的, ,和的值。(1) 等溫可逆壓縮;(2) 等外壓為600kPa時的壓縮。解:(1) 等溫可逆壓縮, (2) 等外壓為600kPa時的壓縮,由于始態終態同(1)一致,所以, ,同(1)。 4將1mol雙原子理想氣體從始態298K,100kPa,絕熱可逆壓縮到體積為5dm3,試求終態的溫度、壓力和過程的,和的值。 解: 5將1mol苯C6H6(l)在正常沸點353K和101.3kPa壓力下,向真空蒸發為同溫、同壓的蒸氣,已知在該條件下,苯的摩爾汽化焓為,設氣體為理想氣體。試求(1) 該過程的和 ;(2) 苯的摩爾汽化熵和摩爾汽化Gibbs自由能 ;(3) 環境的熵變 ;(4) 根據計算結果,判斷上述過程的可逆性。 解:設計可逆過程p外0 (I)C6H6(g)353K C6H6(l)353K 可逆(II)(1) W=0(2) (3) (4) 6某一化學反應若在等溫等壓下(298.15K,)進行,反應進度為1 mol時,放熱40.0kJ,若使該反應通過可逆電池來完成,則吸熱4.0 kJ。(1)計算該化學反應的;(2)當該反應自發進行時(即不作電功時),求環境的熵變及總熵變;(3)計算體系可能做的最大功為若干?解:(1) (2) (3) 71mol單原子理想氣體始態為273K,分別經歷下列可逆變化:(a)恒溫下壓力加倍(b)恒壓下體積加倍(c)恒容下壓力加倍(d)絕熱可逆膨脹至壓力減少一半。(e)絕熱不可逆反抗恒外壓0.5膨脹至平衡。試計算上述各過程的、。(已知273K,下改氣體的摩爾熵為100)解:(a)恒溫下壓力加倍或(b) 恒壓下體積加倍 ,當時, 或(c) 恒容下壓力加倍,當時, (d) 絕熱可逆膨脹至壓力減少一半 (e) 絕熱不可逆反抗恒外壓0.5膨脹至平衡 絕熱不可逆過程中不可用絕熱可逆過程方程,現利用下述方法求終態溫度。 理想氣體的絕熱不可逆過程的熵變計算可使用狀態I到狀態II的普遍熵變公式:8在298K和100kPa壓力下,已知C(金剛石)和C(石墨)的摩爾熵、摩爾燃燒焓和密度分別為: 物質 C(金剛石) 2.45 -395.40 3513 C(石墨) 5.71 -393.51 2260 試求:(1) 在298K和100kPa下,C(石墨) C(金剛石)的 ;(2) 在298K和100kPa 時,哪個更穩定?(3)增加壓力能否使不穩定晶體向穩定晶體轉變?如有可能,至少要加多大的壓力,才能實現這種轉化? 解:(1) C(石墨) C(金剛石) (2) 在298K和100kPa下,說明在此條件下反應不能右向進行,即石墨不能變為金剛石,故此時石墨穩定。 (3)加壓有利于反應朝著體積縮小的方向進行。金剛石

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