热力学习题

6、热力学第一定律△U=Q+W的适用条件是_____；热力学第二定律△S≥0作判据时的适用条件是_____ 封闭系统；隔离系统 9、对于U、H、S和G等热力学量，

（1）在绝热定容反应器中反应，过程中不变的量是_____。U

（2）在373K和101325Pa下，液体水气化过程中不变的量是 _____。G （3）气体绝热可逆膨胀过程中不变的量是_____。S

12、在______、 _________ 、 _____________的条件下，系统的自发变化总是朝着吉布期函数_______ 的方向进行的，直到系统达到平衡。等温；等压；封闭系统不做其它功，减少 10、理想气体等温向真空膨胀，体积由V1变到V2，其△U _____ ，△S_____ 。、=0；=nRln(v2/v1)

11、实际气体绝热自由膨胀，其△U _____0，△S _____ 0。=；>

13、在_____ 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值_____系统吸收的热量。封闭系统恒压；等于 14、隔离系统中进行的可逆过程△S_____，进行的不可逆过程△S _____ 。=0；>0 19、苯的沸点为80℃，其汽化热为300J.g-1.假定苯蒸气为理想气体，则当C6H6 (l ,Pθ,80℃)时，其ΔS=_________,ΔG=______;Q=_______;ΔH=_______;W=_______;

ΔU=________.66.3J·K-1；0；23400J；23400J；2933.43J；20470J 21、公式QP=△H的适用条件为_______。封闭系统、W’=0、等压 22、判据△G≤0的适用条件是_______。封闭系统、W’=0、等温等压

2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机，其效率约为（ B ） A．83％ B.25％ C.100％ D.20％

12、水蒸汽在373K，101.3kPa下冷凝成水，则该过程( D ) A.ΔS＝0 B.ΔA＝0 C.ΔH＝0 D.ΔG＝0

17、1mol 10kPa 323K某单原子理想气体反抗20kPa，冷却压缩至温度为283K，则( C )

A.ΔS＝0、ΔH＝0 B.ΔS>0、ΔH<0 C.ΔS<0、ΔH<0 D.ΔS>0、ΔU>0

23、使一过程的ΔU＝0应满足的条件是( D )

A.绝热过程 B.可逆绝热过程

C.等容绝热过程 D.等容绝热且不做非体积功的可逆过程 例1：1mol理想气体在等温下通过:(1)可逆膨胀;(2)向真空膨胀,至体积增加到10倍,分别求其熵变。 解: (1)等温可逆膨胀 QV2?S??Ssys?()R?nRln TV1 10V1?1?8.3145?ln?19.14J/K

QQV1 ?Ssur?()sur??()sys??19.14J/KTT

?Siso = ?Ssys + ?Ssur=0

(2)真空膨胀

熵是状态函数,始终态相同,体系熵变也相同,所以：

?S??Ssys?19.14J/K

?Ssur?0但理想气体向真空时,环境与系统间无热交换,因而环境熵不变，即：

?Siso = ?Ssys + ?Ssur=19.14 J/K >0

可见这是个自发的不可逆过程

例2.在300K时,将1.0mol理想气体从1000kPa分别经: (1)等温可逆膨胀;(2)真空膨胀至100kPa. 分别计算不同过程的Q,W,?U,?U,?S和?G.

解.(1)理想气体等温可逆过程中,?U=0 , ?H=0 W= -nRTln(V2/V1)=nRTln(p2/p1)

=1.0×8.314×300×ln(100/1000)= -5743.1 (kJ) Q=?U-W=0-(-5743.1)= 5743.1 (kJ)

?S=QR/T=nRln(V2/V1)= 5743.1/300=19.14 (kJ/K) ?G=∫Vdp=nRTln(p2/p1) =W= -5743.1 (kJ) (2) 因p外=0,故: W=0

又因该过程与前述过程具有相同的始末态,而?U,?U, ?S和?G均为状态函数,其值均与(1)相同. Q=?U-W=0

例1.在标准压力100kPa和373K时,把1.0mol H2O(g)可逆压缩为液体,计算该过程的Q,W,?U,?U,?S和?G.已知该条件下水的蒸发热为2258kJ/kg. MH2O=18.02g/mol,水蒸气可视为理想气体.

解. Q=Qp=?H= -?vapH= -2258×18.02×10-3 = -40.689 (kJ) W=-p(Vl-Vg)≈ pVg=nRT=1×8.314×373=3.101 (kJ) ?U=Q+W= -40.689+3.101= -37.588 (kJ) [=?H-?(pV)] ?S=-?vapH/T= -2258×18.02×10-3/373= -109.1 (kJ/K) ?G=∫Vdp=0

例:在268.2 K和100kPa下,1.0mol液态苯凝固,放热9874J,求苯凝固过程的熵变.已知苯的熔点为278.7K, 标准摩尔熔化焓为9916J/mol, Cp,m(l)=126.8 J·K-1·mol-1, Cp,m(s)=122.6 J·K-1·mol-1。

解:过冷苯的凝固是不可逆过程.可设计一可逆过程求解:

?S 6H6(l,268C.2K)???C6H6(s,268.2K)

??S3由上得: ??S1?S2H278.7nCp,m(B,l)268.2nCp,m(B,s)?fusmC.7K)????C.7dK 6H6(l,278?S?dT??6H6(s,278T)

?268.2TT2?278.7T

?S???278.7nCp,m(B,l)T??268.2dT?n?fusHmT2T??268.2nCp,m(B,s)TdT278.7dT?n?fusHmTfTf268.2n[Cp,m(s)?Cp,m(l)]278.7?n?{??fusHm268.2?[Cp,m(s)?Cp,m(l)]ln}278.7?9916268.2?1.0?[?(122.6?126.8)ln]278.7278.7??35.42(J/K)?Ssur?n?Hm1?9874???36.82(J/K)T268.2总熵变为:?S??S??S??35.42?36.82?1.40(J/K)?0isosyssur

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