熱力學(xué)第二定律齊齊哈爾大學(xué)物理化學(xué)考試參考

1、3.3卡諾熱機(jī)在T1=900K的高溫?zé)嵩春蚑2=300K的低溫?zé)嵩撮g工作。求：（1）熱機(jī)效率?；（2）當(dāng)向低溫?zé)嵩捶艧幔璔2=100kJ時(shí)，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰酫1及對(duì)環(huán)境所作的功－W。3.7已知水的比定壓熱容cp＝4.184Jg1K1。今有1kg，10℃的水經(jīng)下述三種不同過程加熱成100℃的水，求各過程的?Ssys，?Samb，及?Siso。（1）系統(tǒng)與100℃熱源接觸；（2）系統(tǒng)先與55℃熱源接觸至熱平衡，再與100℃熱源接觸；（3）

2、系統(tǒng)先后與40℃，70℃的熱源接觸至熱平衡，再與100℃熱源接觸。解：解：（1）21312sys1373.15dln1104.184ln1154.8JK283.15TppTmcTSTmcTT???????????3amb11ambambambamb()1104.184(373.15283.15)1009.1JK373.15pmcTTQSTT???????????????1isosysamb1154.81009.1145.7JKSSS??

3、????????（2）amb11131sys11328.15dln1104.184ln617.1JK283.15TpambpTmcTSTmcTT???????????3amb11amb11amb1amb1amb1()1104.184(328.15283.15)573.8JK328.15pmcTTQSTT???????????????amb2amb1231sys21373.15dln1104.184ln537.7JK328.15Tpamb

4、pTambmcTSTmcTT???????????3amb21amb2amb2amb2amb2()1104.184(373.15328.15)373.15pambmcTTQSTT???????????1504.6JK????1syssys1sys2617.1537.71154.8JKSSS??????????1ambamb1amb2(537.8)(504.6)1078.4JKSSS?????????????1isosysamb1154.

5、81078.476.43JKSSS??????????（3）系統(tǒng)的始終態(tài)與（1）、（2）相同，所以熵變與（1）、（2）相同，1sys1154.8JKS????3amb11amb11amb1amb1amb1()1104.184(313.15283.15)400.8JK313.15pmcTTQSTT???????????????3amb22amb21amb2amb2amb2()1104.184(343.15313.15)365.8JK343

6、.15pmcTTQSTT???????????????3amb33amb31amb3amb3amb3()1104.184(373.15343.15)336.4JK373.15pmcTTQSTT???????????????1ambamb1amb2amb3(400.8)(365.8)(336.4)1103.0JKSSSS?????????????????1isosysamb1154.81103.051.8JKSSS??????????3.

7、112mol雙原子理想氣體從始態(tài)300K，50dm3，先恒容加熱至400K，再恒壓加熱使體積增大到100dm3。求整個(gè)過程的Q，W，?U，?H，?S。解：解：2mol，P1T1=300KV1=50dm3，???????恒容加熱)1(2mol，T2=400KP2，V2=V1???????恒壓加熱)2(2mol，T3P3=P2，V2系統(tǒng)終態(tài)壓力子理想氣體A，另一側(cè)為3mol的400K，100dm3的雙原子理想氣體B。今將容器中的絕熱隔板撤去

8、，氣體A與氣體B混合達(dá)到平衡態(tài)。求過程的?S。解：解：設(shè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)溫度為T。將容器中的氣體作為系統(tǒng)，因?yàn)榻^熱，Q＝0，環(huán)境不對(duì)系統(tǒng)作功，W＝0，所以?U＝0。AmABmB(A)(B)(A)()(B)()0VVUUUnCTTnCTT??????????則平衡時(shí)溫度AmABmBAmBm(A)(B)(A)(B)VVVVnCTnCTTnCnC???其中，單原子理想氣體CV，m（A）=1.5R，雙原子理想氣體CV，m（B）=2.5R則有21.

9、520032.5400342.86K21.532.5RRTRR??????????ABAmAAA(A)(A)lnlnVTVVSnCnRTV????313342.861501028.315(1.5lnln)31.71JK2005010????????????ABBmBBB(B)(B)lnlnVTVVSnCnRTV????313342.861501038.315(2.5lnln)0.50JK40010010????????????1(A)(

10、B)31.710.5032.21JKSSS??????????3.23甲醇(CH3OH)在101.325kPa下的沸點(diǎn)（正常沸點(diǎn)）為64.65℃，在此條件下的摩爾蒸發(fā)焓。求上述溫度、壓力條件下，1kg液態(tài)甲醇全部成為甲醇蒸汽135.32vapmHkJmol????時(shí)的Q，W，?U，?H及?S。3.24298.15K，101.325kPa下，1mol過飽和水蒸氣變?yōu)橥瑴赝瑝合碌囊簯B(tài)水，求此過程的?S及?G。并判斷此過程能否自動(dòng)進(jìn)行？已知2

11、98.15K時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.166kPa，質(zhì)量蒸發(fā)焓為2217Jg1。3.26常壓下冰的熔點(diǎn)為0℃，比熔化焓?fush=333.3Jg1。水和冰的比定壓熱容分別為cp(H2Ol)＝4.184Jg1K1及cp(H2Os)＝2.000Jg1K1。系統(tǒng)的始態(tài)為一絕熱容器中的1kg，25℃的水及0.5kg，－10℃的冰。求系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)后，過程的?S。解：解：這是一個(gè)絕熱恒壓過程。1kg，25℃的水降溫到0℃，放出的熱量為：Q(水)=m(

12、水)cp(水)(25－0)=10004.18425=104.6kJ0.5kg，－10℃的冰升溫到0℃，吸收的熱量為：Q(冰)=m(冰)cp(冰)[0－(－10)]=5002.00010=10.0kJ若冰全部融化所需熱為：Qfus(冰)=m(冰)?fush=500333.3=166.65kJ因?yàn)镼(冰)＜Q(水)＜Q(冰)＋Qfus(冰)，即1kg，25℃的水降溫到0℃，放出的熱量足以使0.5kg，－10℃的冰升溫到0℃，但不可能將0.5

13、kg冰全部融化，所以終態(tài)時(shí)是冰水混合物，終態(tài)溫度T=0℃（273.15K）。設(shè)有xg冰融化，則m(水)cp(水)(25－0)=m(冰)cp(冰)[0－(－10)]＋x?fush10004.18425=5002.00010＋x333.3x=283.83g（冰，融化）（冰，升溫）＋（水，降溫）＋SSSS?????fusf()()ln()()ln()()()ppTTxhmcmcTTT????水水冰冰水冰冰1273.15273.15283.83