武科大物理化学第三章习题答案.ppt
3.1热力学第二定律热力学第二定律1.选择题选择题（1）c;（2）d2.不一定，如电解水过程。不一定，如电解水过程。3.3熵与克劳修斯不等式熵与克劳修斯不等式1.判断下列过程熵的变化情况判断下列过程熵的变化情况1）熵增）熵增;2）熵减）熵减;3）熵增）熵增;4）熵减）熵减;（5）熵增。熵增。2.选择题选择题（1）b3.简答题简答题（1）绝热可逆过程的熵变等于零，绝热不可逆膨胀过）绝热可逆过程的熵变等于零，绝热不可逆膨胀过程的熵变大于零，绝热不可逆压缩过程的熵变大于零。程的熵变大于零，绝热不可逆压缩过程的熵变大于零。（2）不能，因为绝热不可逆过程熵变大于零，绝热可）不能，因为绝热不可逆过程熵变大于零，绝热可逆过程熵变等于零。逆过程熵变等于零。3.4熵变的计算熵变的计算1.简答题简答题在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有各有1molN2，其状态分别为，其状态分别为298K、p与与298K、10p，若以，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、U、H、S中，中，哪些为零？哪些为零？2.(天大教材天大教材p145，习题，习题3.15)5mol单原子理想气体，从始态单原子理想气体，从始态300K，50kPa先绝热可逆压缩至先绝热可逆压缩至100kPa，再恒压冷却至体积为，再恒压冷却至体积为85dm3的末态。求整个的末态。求整个过程的过程的Q，W，U，H及及S。3.（天大教材（天大教材p144，习题，习题3.10）1mol理想气体在理想气体在T=300K下，下，从始态从始态100KPa到下列各过程，求到下列各过程，求Q、S及及 Siso。（1）可逆膨胀到压力可逆膨胀到压力50Kpa；（2）反抗恒定外压反抗恒定外压50Kpa，不可逆膨胀至平衡态；，不可逆膨胀至平衡态；（3）向真空自由膨胀至原体积的向真空自由膨胀至原体积的2倍。倍。4.（天大教材（天大教材p146，习题，习题3.21）绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔）绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为板一侧为2mol的的200K，50dm3的单原子理想气体的单原子理想气体A，另一侧为，另一侧为3mol的的400K，100dm3的双原子理想气体的双原子理想气体B。今将容器中的绝热隔板撤去，气。今将容器中的绝热隔板撤去，气体体A与气体与气体B混合达到平衡态，求过程的混合达到平衡态，求过程的 S。绝热绝热恒容恒容混合过程，混合过程，Q=0,W=0U=0T2=342.86K5.（天大教材（天大教材p145，习题，习题3.19）常压下将常压下将100g，27的水与的水与200g，72的水在绝热容器中混合，求最终水温的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的及过程的熵变。已知水的比定压热容熵变。已知水的比定压热容Cp=4.184J g-1 K-1。6.常压下冰的熔点为常压下冰的熔点为0，比熔化焓，比熔化焓 fush=333.3J g-1，水的比定压热容，水的比定压热容Cp=4.184J g-1 K-1。在一绝热容器中有。在一绝热容器中有1kg，25的水，现向容器中加的水，现向容器中加入入0.5kg，0的冰。求系统达到平衡后，过程的的冰。求系统达到平衡后，过程的 S。解：将过程看作恒压绝热过程解：将过程看作恒压绝热过程 3.5热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算3.6亥姆赫兹函数和吉布斯函数亥姆赫兹函数和吉布斯函数1.简答题简答题（1）（）（a）(b)(c)(d)(e)2.选择题选择题（1）A;(2)B3.10mol双原子理想气体，在双原子理想气体，在298K、1atm时绝热可逆压缩到时绝热可逆压缩到10atm，计算该过程的，计算该过程的Q、W、U、H、S、A和和 G。已知已知Sm，l（298K）=130.59J K-1 mol-1。解：双原子分子解：双原子分子=7/54.（天大教材（天大教材p148，习题，习题3.36）已知在已知在101.325kPa下，水的沸点为下，水的沸点为100C，其比，其比蒸发焓蒸发焓 vaph=2257.4kJ kg-1。已知液态水和水蒸气在。已知液态水和水蒸气在100120C范围内的范围内的平均比定压热容分平均比定压热容分别别Cp(H2O,l)=4.224kJ kg-1 K-1为及为及Cp(H2O,g)=2.033kJ kg-1 K-1。今有。今有101.325kPa下下120C的的1kg过热水变成同样温度、过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的 S及及 G。5.（天大教材（天大教材p148，习题，习题3.40）已知化学反应）已知化学反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)：1）利用附录中各物质的数据）利用附录中各物质的数据，求上述反应在，求上述反应在25C时的时的；2）利用附录中各物质的标准摩尔生成吉布斯函数数据，计算上述反应在）利用附录中各物质的标准摩尔生成吉布斯函数数据，计算上述反应在25C时的标准摩尔反应吉布斯函数变的数据；时的标准摩尔反应吉布斯函数变的数据；解：解：3.8热力学基本方程式及麦克斯韦关系式热力学基本方程式及麦克斯韦关系式1.选择题选择题（1）b（2）c2.简答题简答题（1）不是）不是dG=SdT+VdP只适用于只适用于W=0的可逆过程，的可逆过程，或者或者W=0的单相恒组成封闭系统。的单相恒组成封闭系统。3.（天大教材（天大教材p149，习题，习题3.42）求证求证：(2)对理想气体对理想气体3.9热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用1.简答题简答题（1）水）水（2）2.（天大教材（天大教材p150，习题，习题3.43）已知水在已知水在77时的饱和蒸气压为时的饱和蒸气压为41.891kPa。水在。水在101.325kPa下的正常沸点为下的正常沸点为100。求。求：（a）下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的）下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的A和和B值。值。（b）在此温度范围内水的摩尔蒸发焓。）在此温度范围内水的摩尔蒸发焓。（c）在多大压力下水的沸点为）在多大压力下水的沸点为105。解：解：（1）将两个点代入方程得）将两个点代入方程得（2）根据克）根据克-克方程克方程（3）
