《热力学第二定律》作业任务Word文档下载推荐.docx
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W0,U0,H0,Q0
S同
(1),S15.24JK1
⑶对抗恒外压100kPa。
由于始态终态同⑴一致,所以U,H,S同
⑴。
U0,H0
S15.24JK1
33
QWpV(2mol)(100kPa)(50dm20dm)6kJ
3.1molN2(g)可看作理想气体,从始态298K,100kPa,经如下两个等温过程,分别到达终态压力为600kPa,分别求过程的U,H,A,G,S,Sis。
,W和Q的值。
(1)等温可逆压缩;
⑵等外压为600kPa时的压缩。
等温可逆压缩U
0,H
p1
QWnRTIn1
P2
11
(1moI)(8.314JKmol
4443J
AW
GA
QS-
T
14.90J
K1
298K
QS环
T环
SisoS
S环
等外压为
600kPa
时的压缩,
由于始态终态同
(1)
(1)一致,所以U,
⑵
)(298K)ln嗨
A,G,S同
(1)
qwpvp(n5!
哎)
P2P1
1111
(600kPa)()(8.314JKmol)(298K)
600100
5dm3,试求终态的温度、压力和过程的U,H,S,W和Q的值
Cp,m(52)RR7
CV7(52)R5
1
T1V1T2V2
12.40kJ
Q
12400J
s环
41.58JK
Sjso
S
S环26.68JK1
5555.8J
Q0
UW5555.8J
7778.2J
5.将1mol苯C6H6(I)在正常沸点353K和101.3kPa压力下,向真空蒸发为同
温、同压的蒸气,已知在该条件下,苯的摩尔汽化焓为vapHm30.77kJmol
设气体为理想气体。
试求
(1)该过程的W和Q;
⑵苯的摩尔汽化熵vapSm和摩尔汽化Gibbs自由能vapGm;
(3)环境的熵变S环境;
(4)根据计算结果,判断上述过程的可逆性。
设计可逆过程
p外=0(I)
C6H6(l)
C6H6(g)
353Kp
->
可逆(II)
p外p
nvapHmp外Vm(g)=nvapHm・RT
(1mol)(30770Jmol1)(1mol)(8.314JK1mol1)(353K)
27835J
111
8隔=S体S环nvapSmS环(1mol)(87.2JKmol)(78.9JK)
8.3JK10
6.某一化学反应若在等温等压下(298.15K,p)进行,反应进度为1mol时,放热40.0kJ,若使该反应通过可逆电池来完成,则吸热4.0kJ。
(1)计算该化学反应的rSm;
(2)当该反应自发进行时(即不作电功时),求环境的熵变及总熵变;
⑶计算体系可能做的最大功为若干?
S环147.6JK1mol1
SHQr40000J4000J44000J
44000J
7.1mol单原子理想气体始态为273K,p,分别经历下列可逆变化:
(a)恒温下压力加倍(b)恒压下体积加倍(c)恒容下压力加倍(d)绝热可逆膨胀至压力减少一半。
(e)绝热不可逆反抗恒外压0.5xp膨胀至平衡。
试计算上述各过程的Q、
W、U、H、S、G、F。
(已知273K,p下改气体的摩尔熵为
100JK1mol1)
(a)恒温下压力加倍
p1111
WQnRTln1(1mol)(8.314JK1mol1)(273K)ln—1573J
Pl111
SnRIn-1mol(8.314JKmol)ln5.763JK
P22
FW1573J
GF1573J或GnRTln匕1573J
P1
(b)
恒压下体积加倍
P
nRT,当V
2V1时,T
12T1
U
nCV,m(T2T1)
1mol(3
8.314J
Kmol)(273K)3405J
W
pVP1(2V1
V1)P1V1
nRT
(1mol)(8.314JKmol1)(273K)
2270J
QUW5675J
HCpgT1)
5
(1mol)(8.314JK1mol1)(273K)或HQp5674J
5674J
T25111
SCpln」(1mol)(—8.314JKmol)ln214.41JKT12
UCv仃2T1)3405J
QvU3405J
HCp仃2T1)5674J
SCvIn
iT1(1mol)(-8.314JK1mol
T12
)ln2
8.644JK
S2S1
S108.6JK1
GH
(TS)H(T2S2
T1S1)
5674J
[2(273K)(108.6JK
1)(273K)
(100J
K1)]
2.632
104J
FU
(TS)U(T2S2
(100J
2.973
(d)绝热可逆膨胀至压力减少一半
1mol(-8.314JK1mol1)(207K273K)
WU823.1J
HCp(T2T1)
511
(1mol)(8.314JKmol)(207K273K)
1372J
qr
G
H
(TS)H
1372J
(1mol)(100J
K
1mol1)
(207K
273K)
5228J
F
(TS)U
823.1J
5777J
(e)绝热不可逆反抗恒外压0.5xp膨胀至平衡
绝热不可逆过程中不可用绝热可逆过程方程,现利用下述方法求终态温度。
WU
nCV1,m(T2T1)
P外(V2V1)
T1
n-R(T2T1)
nR(T2—
P2)
273K
(T2273K)
12
(0.5P)
p
T2218.4K
UCv(T2
T1)
8.314JKmol)(218.4K273K)680.9J
HCp(T2
1.125JK
(1mol)(8.314JK1mol1)ln22
S2S1S101.1JK
(TS)H(T2S2
佝
1135J
[(218.4K)(101.1JK
)(273K)(100JK
1)]
4085J
680.9J
1)(273K)(100JK
4539J
8.在298K和100kPa压力下,已知
C(金刚石)和C(石墨)的摩尔熵、摩尔燃烧
焓和密度分别为:
物质
Sm/(JK1mol1)
cHm/(kJmol)
/(kgm)
C(金刚石)
2.45
-395.40
3513
C(石墨)
5.71
-393.51
2260
试求:
⑴在298K和100kPa下,C(石墨—C(金刚石)的trsGm;
(2)在298K和100kPa时,哪个更稳定?
(3)增加压力能否使不稳定晶体向稳定晶体转变?
如有可能,至少要加多大
的压力,才能实现这种转化?
⑴C(石墨)一C(金刚石)
trsm
cm(石)cm(金)=(393.51kJmol1)(395.40kJmol1)
1.890kJ
mol1
trsGm
trsmTtrsSm
=1.890kJ
mol1(298K)[(2.455.71)103kJmol1]
2.862kJ
⑵在298K和100kPa下,trsGm0,说明在此条件下反应不能右向进行,
即石墨不能变为金刚石,故此时石墨稳定。
(3)加压有利于反应朝着体积缩小的方向进行。
金刚石的密度比石墨的大,单
位质量的体积比石墨的小,所以增加压力有利于使石墨变为金刚石
()T
V
G2
dG
G1
Vdp
trsGm
(2)
trsGm
(1)trsVm(p2p1)
2862Jmoli(。
。
勿说呻1。
讪血叫小^Pa)
3513kgm2260kgm
欲使trsGm0,解上式得P21.52109Pa
需加压到1.52X109Pa时才能使石墨变为金刚石
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