衡水学院《物理化学》第三章热力学第二定律作业及答案.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -143-1卡诺热机在 T1 = 600 K 的高温热源和 T2 = 300 K 的低温热源间工作。求：热机效率 。当向环境作功W = 100 kJ 时，系统从高温热源吸取的热Q1 及向低温热源放出的热- Q2 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： rT1T26003000.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 即0.5T1W Q1 100 Q1600可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解得： Q1200（kJ）Q2 + Q1 = - W Q2 + 200 = 1

2、00-Q2 = 100 kJ143-2某的热水的温度为65，大气温度为20。如分别利用一可逆热机和一不行逆热机 从的热水中取出1000 J 的热量。分别运算两热机对外所做的功，已知不行逆热机是可逆热机效率的80%。分别运算两热机向大气中所放出的热。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： rT1T2Wr T1Q1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即65 - 2065273.15Wr 1000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解得： Wr133（ J）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Wir =

3、 80% Wr= 80% -133= - 106.5 J Q2 + Q1 = - W Q r,2 + 1000 = 133 Q r,2 = - 867 JQ ir,2 + 1000 = 106.5 Qir,2 = - 893.5 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -143-3卡诺热机在 T1 = 900 K 的高温热源和 T2 = 300

4、K 的低温热源间工作。求：热机效率 。当向低温热源放热- Q2 = 100 kJ 时，系统从高温热源吸热Q1 及对环境所作的功 W。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： rT1T29003000.6667可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T11Q2 Q1900可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即0.66671100Q1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解得： Q1300（kJ）Q2 + Q1 = - W-100 + 300 = - W- W = 200 kJ143-4冬季利用热泵从室外0的环境吸热，向室内18的房间供热。如每分钟用100

5、 kJ的功开动热泵，试估算热泵每分钟最多能向室内供热多少？解：从室外吸热Q1，向室内供热 Q2，室外温度定为 T1，室内温度定为T2。T1T2Wr T1Q1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结即273.15 - 291.15273.15100Q1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解得： Q11517.5（J）Q2 + Q1 = - WQ 2 + 1517.5 = -100Q 2 = - 1617.5 J143-5高温热源温度 T1 = 600 K，低温热源温度T2 = 300 K。今有 120 kJ 的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程两热源的总熵变S。解： 12

6、0 kJ 的热直接从高温热源传给低温热源，-Q1 = Q2 = 120 kJ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SST1ST2 200JK 1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Q1Q2120000120000T1T2600300144-7已知水的比定压热容cp = 4.184 J g-1K -1。今有 1kg，10的水经以下三种不同过程加热成 100的水求各过程的Ssys、Samb、Siso。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑

7、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -系统与 100的热源接触。系统先与 55的热源接触至热平稳，再与100的热源接触。系统依次与 40， 70的热源接触至热平稳，再与100的热源接触。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解：SsysT2mcp lnT110004.184373.15ln283.151155 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SambQsysmcp T2T110004.184373.15283.151009 JK -1

8、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TambTamb373.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结K-1SisoSsysSamb11551009146 JK -10，过程自发可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结因 S 为状态函数，故Ssys1155J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TTSambmcp2T1mcp T22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tamb 1Tamb 2可编辑资料

9、 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10004.184328.15283.1510004.184373.15328.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1078 J328.15K-1373.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SisoSsysSamb1155107877 JK -1 0，过程自发可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结同理Ssys1155JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Samb1103 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Siso52 JK -10，过程自发可编辑资料 - - - 欢迎下载

10、精品名师归纳总结144-10 1 mol 抱负气体在 T = 300 K 下，从始态 100 kPa 经受以下各过程达到各自的平稳态。求过程的 Q，S，Siso。可逆膨胀至末态压力50 kPa。抵抗恒定外压50 kPa 不行逆膨胀致平稳态向真空自由膨胀至原体积的2 倍。解：抱负气体恒温过程：U0 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结QWnRTln p1 p218.314300ln 100501729 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SnRln p1 p218.314ln 100505.763JK -1 可编辑资料

11、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SambQambQTT17293005.763 JK -1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SisoSSamb5.7635.7630可编辑资料 - - - 欢迎

12、下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 S 为状态函数，S5.763JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结抱负气体恒温过程：U0 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2QWp2 V2V1pnRT p2nRT p1nRT 1p2 p118.3143001501001247 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SambQambQ TT12473004.157 JK -1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SisoSSamb5.7634.1571.606 JK -1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归

13、纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 S 为状态函数，S5.763JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结抱负气体向真空膨胀：Q = 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SambSQamb TSQ 0TS5.76305.763JK -1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结isoamb结论: 系统抵抗的p 越小，不行逆程度越大。145-19常压下将 100g，27的水与 200g，72的水在绝热容器中混合，求最终水温t 及过程的熵变 S。已知水的比定压热容cp = 4.184 J g-1 K -1 。可编辑资料 - - - 欢迎下载

14、精品名师归纳总结解： m1cp TT1 m2cp TT2 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tm1T1m1m2T2m2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100300200345100200330（ K ）t57SS1S2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结m1cTplnT1m2cTplnT2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1004.184ln 3303002004.184ln 330345可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑

15、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -2.68 J K 1 145-20将温度均为 300 K，压力均为 100 kPa的 100dm3 的 H2g与 50dm3 的 CH4 g恒温恒压下混合，求过程的S。假定 H2g和 CH4g均可认为是抱负气体。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： n H 2pV RT1001038 .31410

16、010 3300可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.009mol n CH 42.005mol可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结mix STR nB lnxB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2nH2R nH lnnnCH lnnCH44n可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结总8.3144.009总ln 4.0096.0142.005ln 2.005 6.014可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结31.83J K 1 146-25常压下冰的熔点为 273.15 K，比熔化焓 fu

17、sh = 333.3 J g-1，水的比定压热容 cp = 4.184J g-1 K -1 。系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15 K 的水及 0.5kg，273.15 K 的冰。求系统达到平稳后，过程的S。解：H 水 = m 水 cpT - T 水 H 冰 =H 冰 1 +H 冰 2 = m 冰fu sh + m 冰 cpT - T 冰H 水+H 冰 = 0 即：K-110004.184T 353.15 + 500333.3 + 5004.184T 273.15 = 0 T = 299.93 K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S水m水TcplnT水10004.184l

18、n 299.93353.15-683.43 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结m冰fus hS冰Tm冰 cp ln500333.310004.184ln 299.93805.76 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T冰T冰273.15273.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S水S水S冰-683.43805.76122.33 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结146-27已知常压下冰的熔点为0，摩尔熔化焓fusHmH2

19、O = 6.004 kJ mol-1，苯的熔点为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5.51，摩尔熔化焓fusHmC6H6 = 9.832 kJmol -1。液态水合固态苯的摩尔定压热容分别可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为 Cp,mH2O, l = 75.37 J mol-1

20、K -1 及 Cp,mC6H6, l = 122.59 J mol-1 K -1，今有两个用绝热层包围的容器，一容器中为 0的 8 mol H2Os与 2 mol H2O l 成平稳，另一容器中为 5.51 的 5 mol C6H6 l 与 2 mol C6H6 s成平稳。现将两容器接触，去掉两容器间的绝热层，使两容器达到新的平稳态。求过程的S。解：H1 = nfusH m = 86004 = 48032 JH2 = nCp,m 水T 273.15 = 1075.37 T 273.15 = 753.7 T 273.15 H3 = - nfusHm = - 59832 = - 49160 JH4

21、 = nCp,m苯, s T 278.66= 10122.59T 278.6648032 + 753.7 T 273.15 + - 49160 + 10122.59T 278.66= 0 T = 277.13 K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1S nfus H m86004175.84 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tf273.15可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S2nCT2p ,mlnT11075.37277.13ln273.1510.90 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载

22、精品名师归纳总结Snfus H m359832-176.42 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结S4nCTflnT2p ,m278.6610122.59ln 277.136.75 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T1278.66可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结SS1S2S3S410.90175.84176.426.753.57 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结146-28 将装有 0.1 mol 乙醚C2H52Ol 的小玻璃瓶放入容积为 10 dm3 的恒容密闭真空容器中，并在 35.51的恒温槽中恒温

23、。已知乙醚的正常沸点为 35.51，此条件下乙醚的摩尔蒸发焓 vapHm = 25.104 kJ mol-1。今将小玻璃瓶打碎，乙醚蒸发至平稳态。求：乙醚蒸气的压力。过程的 Q，U，H 及 S。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： pnRT0.18.314308.6625664 Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V1010 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 H = n vapH m = 0.125104 = 2510.4 J恒容 W = 0Q = U =H -ngRT = 2510.4 0.18.3114308.66 = 2253.8 J可编

24、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Snvap H mnRln p10.1251040.18.314ln 1013259.27 JK -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Tp2308.6625664可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

25、师归纳总结147-33已知 25时，液态水的标准生成吉布斯函数f Gm H2O, l = -237.129 kJmol-1，饱可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结和蒸气压 p* = 3.1663 kPa。求 25时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数。解：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H2g + 0.5 O 2gpf GmH 2 O,gH2 Ogp可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结f GmH 2O,lG3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H 2Ol

26、pH 2Og3166.3Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G1G2H 2Ol3166.3Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结MVm l 1810 31810 6 m3mol 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G1VmG20l p2p11810 63166.31051.74 Jmol 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p2GV dpnRTln p28.314298.15ln 11058558 Jmol 1可编辑资料 - - -

27、欢迎下载精品名师归纳总结3p1m13166.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pf GmH 2O, lf GmH 2O,gG1G2G3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2371291.74100008558228.570 kJmol 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结hl148-37已知在 100 kPa下水的凝固点为 0，在-5时，过冷水的比凝固焓s322.4Jg-1 ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精

28、品名师归纳总结过冷水和冰的饱和蒸气压分别为p *H 2O, l0.422kPa 及 p *H 2O, s0.414kPa 。今在可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结100 kPa 下，有 -5 1 kg 的过冷水变为同样温度、压力下的冰，设计可逆途径，分别按可逆途径运算过程的G 及 S 。解：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可

29、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H2Olp = 100 kPaS，GH 2Osp* s = 100 kPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H2Olp* l = 0.422 kPaH 2Osp* s = 0.414 kPaH2Ogp* l = 0.422 kPaH2Ogp* s = 0.414 kPaG10， G50G2G40可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G3nRTlnp * sp * l100018.01488.314268.15ln 0.4140.4222369 J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GG1G2G3G4G5G3236

30、9 JHm s h1000322.4322400 JGHTSl可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2369322400268.15S可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结-3S1193JK -1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结148-38已 知 在 -5 ， 水 和 冰 的 密度 分 别 为H 2 O,l999.2kg和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结mH 2O, s916.7kgm-3 。在-5

31、，水和冰的相平稳压力为59.8 MPa。今有-5的 1 kg 水可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在 100 kPa下凝聚成同样温度下的冰， 求过程的 G。假设，水和冰的密度不随压力转变。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解：H 2Olp1 = 100 kPaGH2 Osp1 = 100 kPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H 2Olp2 = 59.8 MPaH2Osp2 = 59.8 MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G1V l p2p1G201999.259.8106110559.748 kJ可编辑资料 - - - 欢迎下载

32、精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结G3V s p1p21916.7110559.810 665.125 kJ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结GG1G2G359.748065.1255.377 kJ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - -

33、- - - - - - - -149-47汞Hg在 100 kPa 下的熔点为 -38.87，此时比融解焓fush = 9.75 J g-1。液体汞和固可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结态汞的密度分别为l13.690gcm-3 和s14.193gcm-3 。求：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结压力为 10 MPa 下汞的熔点。如要汞的熔点为 -35，压力需增大至多少？ 已知: p1 = 1105 PaT1 = 234.28 K fusH = 9.75 J.g-1 1p2=10 MPa T2 = 238.15 KTl V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结解： 1 ln2s m pp 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结l21T1s H m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结l VMMMM2.610 3 M