第三章第二定律習題及解答-wenkub
2023-04-09 06:51:03 本頁面
【正文】 （5mol）(K1Q=Q1+Q2=0，W= W1+ W2=9105J，ΔU=ΔU1+ΔU2=9105J，ΔH=ΔH1+ΔH2=12747JΔS=ΔS1+ΔS2=1. 有5mol某雙原子理想氣體，已知其CV,m=，從始態(tài)400K，200kPa，經(jīng)絕熱可逆壓縮至400kPa后，再真空膨脹至200kPa，求整個過程的Q，W，ΔU，ΔH和ΔS。(1) 假設理想氣體的兩條可逆絕熱線相交是成立的，則這兩條可逆絕熱線就可以和一條可逆等溫線構成一個可逆循環(huán)。第三章 習題及解答復習題3. 證明：（1）在pV圖上，理想氣體的兩條可逆絕熱線不會相交。如圖所示，此可逆循環(huán)的結果是可以制成從單一熱源吸熱并全部做功的熱機，這是違反熱力學第二定律的，是不可能實現(xiàn)的，所以前面的假設是錯誤的，即理想氣體的兩條可逆絕熱線是不會相交的。解 絕熱可逆壓縮過程：即 T2=400K(200kPa/400kPa)()/=ΔU1=W1=nCV,m(T2T1)=5()J=9105JΔH1=nCp,m(T2T1)=5()J=12747JQ1=0，ΔS1=0。K12. 有5mol He(g)，可看作理想氣體，已知其CV,m=，計算該過程的ΔS。K1設混合過程絕熱，即Q1+Q2=0, Q1=－Q2 , n1Cp,m(TT1)= n2Cp,m(TT2)得 n1 (TT1)= n2(TT2)() ()= ( ) ()T=ΔS1==() (kg1)ΔmixS=ΔS1+ΔS2=解 (1)可逆膨脹：ΔU1=ΔH1=0，W1=Q1=nRTln(V2/V1)=[2300ln(50/20)]J=4571JΔS1= nRln(V2/V1)=W2=Q2=0(3)對抗恒外壓100kPa膨脹: ΔU3=ΔH3=0，W3=Q3=p環(huán)(V2V1)= 100kPa(5020) dm3=3000J，ΔS3= kg1。mol1= kJ解 實際過程為不可逆相變過程，設計成可逆途徑容易計算，設計可逆途徑為 ΔG=ΔG1+ΔG2+ΔG3 = + 0 + ≈=nRTln(p2/p1) = (1mol)(K1＞0由計算知該過程為不可逆過程。K1在273K，101kPa時水的摩爾凝固熱為ΔfusHm(H2O,s)=計算時設計可逆途徑如下：本過程恒壓，Qp=ΔH(T)=ΔHl+ΔH(Tf)+ΔHsΔHl=nCp,m(H2O,l)(273263)K=110J=753JΔH(Tf)=nΔfusHm(H2O,s)= [1()]kJ=ΔHs= nCp,m(H2O,s)(263273)K=1(10)J=377JΔH(T)= 753J5900J377J=5524J=計算系統(tǒng)熵變ΔS(T)=ΔSl+ΔS(Tf)+ΔSs ΔSl=nCp,m(H2O,l)ln(273/263)=[1]JK1= JK1 隔離系統(tǒng)熵變ΔSiso=ΔS(T)+ΔS環(huán)=(+21)J J絕熱可逆過程QR=0ΔS體=QR/T=0, ΔS環(huán)= QR/T=0ΔSiso=0求其它變量應先求出體系終態(tài)溫
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