【正文】 單原子分子理想氣體，初始狀態(tài)為 298 K， 100 kPa，經(jīng)歷 ΔU=0 的可逆變化后，體積為初始狀態(tài)的 2 倍。 300 K 的 1 mol 理想氣體作等溫膨脹，起始?jí)毫?1500kPa，終態(tài)體積為 10 dm3。求 Q、 W、 ΔU 和 ΔH。mol1。 多出的部分為： 11g 1 m ol 8. 31 4 J m ol K 30 0 K 38 16 Jn R T ??? ? ? ? ? ? ? 373K 和 時(shí)，有 1glH2O 經(jīng)（ l）等溫、等壓可逆氣化；（ 2）在恒溫 373K 的真空箱中突然氣化，都變?yōu)橥瑴?、同壓?H2O（ g）。mol1（ 3） H2（ g） +12 O2（ g） =H2O（ l） ΔrHm（ 3） = kJmol1和 kJ設(shè)參與反應(yīng)的物質(zhì)均可作為理想氣體處理，已知 ? ? 1f m 2H O g = 2 4 1 .8 2 k J m o lH ???， ，它們的標(biāo)準(zhǔn)等壓摩爾熱容（設(shè)與溫度無(wú)關(guān)）分 別 為 ? ? 11m2H g = 28 .8 2 J K m olC ????， ， ? ? 11m2O g = 29 .3 6 J K m olC ????， ，? ? 11m2H O g = 33 .5 8J K m olC ????， 。熱變?yōu)楣κ莻€(gè)不可逆過(guò)程，所以環(huán)境發(fā)生了變化。根據(jù) Claususe 不等式TQS dd ?，絕熱鋼瓶發(fā)生不可逆壓縮過(guò)程，則 0d ?S 。 （ 1 ） 2 2 21 m ol N ( g 1 ) 1 m ol N ( g, 1 ) 2 m ol N ( g, 1 )V V V??， （ 2 ）221 m ol N ( g, 1 ) 1 m ol A r ( g, 1 ) ( 1 m ol N 1 m ol A r ) ( g, 1 )V V V? ? ?（ 3 ）第 三 章 熱力學(xué)第二定律 第 19 頁(yè) 共 110 頁(yè) 20220205（余訓(xùn)爽） 2 2 21 m o l N ( g ,1 ) 1 m o l N ( g ,1 ) 2 m o l N ( g ,2 )V V V??答：（ 1） mix 12 ln 2SR?? 因?yàn)闅怏w的體積縮小了一半。 下，用大于氣缸內(nèi)的壓力迅速推動(dòng)活塞壓縮氣體，此過(guò)程的熵變（）。 N2和 O2混合氣體的絕熱可逆壓縮過(guò)程中，系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù)變化值在下列結(jié)論中正確的是（）。 ，熵判第 三 章 熱力學(xué)第二定律 第 20 頁(yè) 共 110 頁(yè) 20220205（余訓(xùn)爽） 據(jù)為（）。（ A） 等溫、可逆過(guò)程 （ B）等容、可逆過(guò)程（ C）等溫等壓、可逆過(guò)程 （ D）等溫等容、可逆過(guò)程 答：（ A）這就是把 Helmholtz 自由能稱為功函的原因。 高 溫 熱 源 一 般 為 加 壓 水 蒸 氣 ， 這 時(shí) 水 蒸 氣 將 處 于 什 么 狀 態(tài) ？ 已 知 水 的 臨 界 溫 度 為 647K 。K1 ΔS2=ΔS1= Jmol1，求該反應(yīng)的 摩爾熵變 ΔrSm。三、習(xí)題 是空氣或水，平均溫度設(shè)為 293K，為提高熱機(jī)的效率，只有盡可能提高高溫?zé)嵩吹臏囟取? （ A）不變（ B）增大（ C）減少（ D）不能確定答：（ A）狀態(tài)方程中無(wú)壓力校正項(xiàng)，說(shuō)明該氣體膨脹時(shí)，不需克服分子間引力，所以恒溫膨脹時(shí)，熱力學(xué)能不變。 K 時(shí)， 1 mol 理想氣體等溫可膨脹，壓力從 1000 kPa 變到 100 kPa，系統(tǒng) Gibbs 自由能變化為多少（ ）。 熱膨脹 ，體積從變到，則熵變的計(jì)算公式為（）。 二、概念題 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 選項(xiàng) C A B D B C D C 題號(hào) 9 10 11 12 13 14 15 16 選項(xiàng) D D D A A B B B ，該變化過(guò)程中系統(tǒng)的熵變 ΔS 體 及環(huán)境的熵變 ΔS 環(huán) 應(yīng)為（）。問(wèn) 298 K 時(shí)抽去隔板后的熵變值如何計(jì)算？ 答：設(shè)想隔板可以活動(dòng)，平衡時(shí)壓力為 150 kPa, SRRSSSp m ixm ix 202201ln2150100ln ????????? Smix?=0=反之，若有相同的終態(tài)，兩個(gè)過(guò)程絕不會(huì)有相同的始態(tài)，所以只有 設(shè)計(jì)除絕熱以外的其他可逆過(guò)程，才能有相同的始、終態(tài)。 Claususe 說(shuō)的是 ―不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化 ‖。mol1。 解：? ? ? ? ? ? ? ?lOHgCO2gO3lOHHC 22252 ??? r m C m 2 5( C H O H ,l )HH? ? ?r m f m 2 f m 2 f m 2 52 ( CO , g ) 3 ( H O , l) ( C H O H , l)H H H H? ? ? ? ? ? ?=[2 ? ( ? )+3 ? ( ? )? (? 1367)] 1kJ mol?? =? 1kJ mol?? 298 K 時(shí)， CH4（ g）， CO2（ g）， H2O（ l）的標(biāo) 準(zhǔn)摩爾生成焓分別為 kJ 解： r m B C mB( 2 9 8 K ) ( B )HH?? ? ? ?? = ? ? ? ? ? ?m m 3 m 322CO O H 2 CH O H ,l CO O CHc c cH s H H s? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?， ， ? ? 111 2 0 .2 2 ( 7 2 6 .5 ) 1 6 7 8 k J m o l 1 0 4 .8 k J m o l??? ? ? ? ? ? ? ? ? 298 K 時(shí)的反應(yīng)焓為： （ 1） CH3COOH（ l） +2O2（ g） =2CO2（ g） +2H2O（ l） ΔrHm（ 1） = kJ在密封容器中進(jìn)行時(shí)熱效應(yīng)為 QV。 RC mV 23?， ， RC mp 25?， ，則 35??mVmpCC，? 又 ∵ ?? ?? 2211 11 TpTp ?? ? ，則11212 TppT ???????????? ∴ 11212 TppT ???????????? = 2731001000 35351 ???????? / / = W=ΔU=nCV,m(T2－ T1)=23(－ 273)= kJ（ 3）絕熱恒外壓膨脹， Q=0，則有 ΔU=W。試分別計(jì)算兩種過(guò)程的 Q， W， ΔU 和 ΔH。（ 5）絕熱恒容的容器， 0 , 0 , 0Q W U? ? ? ?。C，得到冰水混合物。C 的水混合在一起，試計(jì)算：（ 1）系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)的溫度；（ 2）混合物中含水的質(zhì)量。 解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律： ΔU=W＋ Q，即有：（ 1） W=ΔU－ Q=100–40=60kJ（ 2） ΔU=W＋ Q=20＋ 20=0 300 K 時(shí)，有 10 mol 理想氣體，始態(tài)壓力為 1000 kPa。mol1，金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓就是金剛石（ C）燃燒為二氧化碳的摩爾反應(yīng)焓變，等于二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓減去金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，所以金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓就等于 kJ （ C）和金剛石（ C）在 298 K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓分別為 kJ若以下式為基本單元， H2（ g） +Cl（ g） →2 HC（ g）則反應(yīng)進(jìn)度 ξ應(yīng)是（）。 ，他的溫度將（）。 mol 373 K、標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水分別經(jīng)歷：（ 1）等溫、等壓可逆蒸發(fā)；（ 2）真空蒸發(fā)，變成 373 K、標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水氣。這就是：周而復(fù)始，數(shù)值還原。 ，一定量氫氣 和氧氣從四種不同的途徑生成水：（ 1）氫氣在氧氣中燃燒；（ 2）爆鳴反應(yīng)；（ 3）氫氧熱爆炸；（ 4）氫氧燃料電池。 ?H?0 因?yàn)檫@是 不做非膨脹功的等壓反應(yīng)， ?H=Qp。 第 二 章 熱力學(xué)第一定律 第 8 頁(yè) 共 110 頁(yè) 20220205（余訓(xùn)爽） （ 2） W=0 因?yàn)樽杂膳蛎浲鈮簽榱恪? （ 3）式適用 于理想氣體不作非膨脹功的等溫可逆過(guò)程。立即蓋上筒蓋，過(guò)一會(huì)兒，系統(tǒng)與環(huán)境的溫度完全相等，筒內(nèi)溫度上升，則壓力也升高，即大于環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。但可逆熱機(jī)循環(huán)一周是一個(gè)緩慢的過(guò)程，所需時(shí)間是無(wú)限長(zhǎng)。 （ 5）在等壓下，用機(jī)械攪拌某絕熱容器中的液體，是液體的溫度上升，這時(shí) ΔH=Qp=0 答：是錯(cuò)的。 答：是錯(cuò)的。解： ? ?2 10 . 3 1 1 0 0 gN 1 . 1 1 m o l2 8 g m o lmn M ??? ? ?? 4 1(1 0 . 3 1 ) 1 0 0 g( C H ) 4 . 3 1 m o l1 6 g m o ln ?????? 1133( 1 . 1 1 + 4 . 3 1 ) m o l 8 . 3 1 4 J m o l K 4 2 0 K 1 9 0 2 k Pa9 . 9 5 1 0 mn R Tp V???? ? ? ?? ? ?? 2224( N ) 1 . 1 1( N ) 1 9 0 2 k P a = 3 8 9 . 5 k P a( N ) ( C H ) 1 . 1 1 4 . 3 1nppnn? ? ? ??? 4( CH ) ( 1 9 0 2 3 8 9 .5 ) k P a = 1 5 1 2 .5 k P ap ?? 300 K 時(shí)，某一容器中含有 H2（ g）和 N2（ g）兩種氣體的混合物，壓力為 152 kPa，溫度為。 貯存氯乙烯 CH2=CHCl（ g） 300 3m ，壓力為 122 kPa，溫度為 300 K。解： 12n n n?? 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 1 2 21 1 22p V p V p VR T R T R T??化簡(jiǎn)得： 1 21 1 22 1 1()p pT T T?? 221212732 2 6 0 k Pa 5 0 . 7 k Pa2 7 3 3 7 3Tpp TT? ? ? ? ? ??? 300 K，壓力為 1800 kPa 的鋼瓶中的氮?dú)?，放入體積為 20 3dm 的貯氣瓶中，使貯氣瓶壓力在 300 K 時(shí)為 100 kPa，這時(shí)原來(lái)鋼瓶中的壓力降為 1600 kPa（假設(shè)溫度未變）。 273 K， kPa 時(shí)，摩爾質(zhì)量為 154 1g mol?? 的 CCl4（ l）的蒸氣可以近似看作為理想氣體，則氣體的密度為（）。 298K 時(shí)，地面上有一個(gè)直徑為1m的充了空氣的球，其壓力為 100kPa，將球帶至高空，溫度降為 253K，球的直徑脹大到 3m，此時(shí)球內(nèi)的壓力為（）。 （ A） AAp V n RT? （ B） B A B()pV n n RT?? （ C） A A Ap V n RT? （ D） B B Bp V n RT? 答：（ A）只有（ A）符合 Dalton 分壓定律。 der Waals 氣體的內(nèi)壓與體積成反比，這一說(shuō)法是否正確？ 答：不正確。 分壓定律的適用條件是什么？ Amagat 分體積定律的使用前提是什么？ 答：實(shí)際氣體混合物（壓力不太高）和理想氣體混合物。這是因?yàn)楸仄恐械氖Ｓ鄽怏w被熱水加熱后膨脹，當(dāng)與迅速蒸發(fā)的水汽的壓力加在一起，大于外面壓力時(shí)，就會(huì)使軟木塞崩出。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，若物質(zhì)的量相同，則溫度才會(huì)相等。試問(wèn)，這兩容器中氣體的溫度是否相等？ 答：不一定相等。請(qǐng)估計(jì)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：軟木塞會(huì)崩出。當(dāng)氣體的摩爾體積與液體的摩爾體積相等時(shí)，這時(shí)的溫度就是臨界溫度。臨界壓力是指在該臨界溫度時(shí)能使氣體液化的最低壓力。試判斷下列公式中哪個(gè)是正確的（）。 （ A）高溫、高壓（ B）低溫、低壓 （ C）高溫、低壓（ D）低溫、高壓答：（ C）這時(shí)分子間距離很大，分子間的作用力可以忽略不計(jì)。（ A） Ap Bp （ B） Ap Bp （ C） Ap = Bp （ D）無(wú)法確定答：（ C）飽和蒸汽壓是物質(zhì)的特性，只與溫度有關(guān)。設(shè)氣體可以視為理想氣體。解：水氣所占的摩爾分?jǐn)?shù)近似等于水氣壓力與冷凝操作的總壓之比在冷凝器進(jìn)口處， T=298 K 22 ( H O) 3 . 1 6 7 k Pa( H O , g ) = 0 . 0 2 51 2 8 . 5 k Papx p ??在 冷 凝 器 出 口 處 ， T=283 K 22 ( H O) 1 . 2 2 7 k Pa( H O , g ) = 0 . 0 0 91 2 8 . 5 k Papx p ?? 可見(jiàn)這樣處理以后，含水量下降了很多。已知氮?dú)夂图淄榈哪栙|(zhì)量分別為 28 1g mol?? 和16 1g mol?? 。 （ 2）狀態(tài)改變后，狀態(tài)函數(shù)一定都改變。所以功的轉(zhuǎn)化形式不僅有熱，也可轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能系。熱機(jī)效率hQW??? 是指從高溫?zé)嵩此盏臒嶙畲蟮霓D(zhuǎn)換成對(duì)環(huán)境所做的功。過(guò)一段時(shí)間，筒中氣體的壓力有何變化？ 答：筒內(nèi)壓力變化過(guò)程：當(dāng)壓縮氣體沖出，在絕熱可逆過(guò)程有 常數(shù)?? ??Tp1 ，當(dāng)氣體的壓力與外界相等時(shí)，筒中溫度降低。 （ 2）式適用于不作非膨脹功的等容過(guò)程。 ?H=0 因?yàn)闇囟炔蛔?，理想氣體的焓也僅是溫度的函數(shù)。 ?U?0 系統(tǒng)既放熱又對(duì)外作功，熱力學(xué)能下降。 ?H?0 因?yàn)檫@是等壓相變， ?H=Qp。因?yàn)闊崃W(xué)能和焓是狀態(tài)函數(shù)，不論經(jīng)過(guò)怎樣的循環(huán)，其值都保持不變。 （ A）不變（ B）升高（ C）降低（ D）無(wú)法判定 答：（ B）大氣對(duì)系統(tǒng)作功，熱力學(xué)能升高。例如，在絕熱鋼瓶里發(fā)生一個(gè)放熱的氣相反應(yīng)，ΔH 可能回