2010秋_热力学第一、二定律习题课.pptVIP

物 理 化 学 习 题 课热力学第一定律、第二定律;1. 将373.15K、0.5×101.325kPa的水汽100dm3等温可逆压缩到101.325kPa（此时仍为水汽），并继续压缩到体积为10.0dm3为止(压力仍为101.325kPa，此时有部分水汽凝结为水)。试计算整个过程的Q、W、ΔU和ΔH。假定水汽为理想气体，凝结出水的体积可忽略不计。已知水的汽化热为40.59kJ·mol-1；水的正常沸点为将373.15K，此时水的密度为958kg·m-3，水汽的密度为0.588kg·m-3。;Ⅰ：H2O( g ) p1 = 0.5×101.325kPa V1 = 100dm3 T1 = 373.15K n = ? ;Ⅰ：H2O( g ) p1 = 0.5×101.325kPa V1 = 100dm3 T1 = 373.15K n = ? ;III：H2O( g + l ) p3 = 101.325kPa V3 = 10.0dm3 T3 = ? ng = ?，nl = ？;I：H2O( g ) p1 = 0.5×101.325kPa V1 = 100dm3 T1 = 373.15K n = 1.633mol;理想气体等温可逆压缩过程，且没有发生相变， 则ΔU1 = ΔH1 = 0；;II：H2O( g ) p2 = 101.325kPa V2 = 50dm3 T2 = 373.15K n = 1.633mol;I：H2O( g ) p1 = 0.5×101.325kPa V1 = 100dm3 T1 = 373.15K n = 1.633mol;求解热力学过程中热力学函数变化值应该注意的地方： 不同的热力学过程有不同的公式计算，需要记忆。 以下是一些基本的热力学变化过程： 第一类：简单状态变化： 理想气体的等温、等容、等压、恒外压、绝热、自由膨胀、多方可逆。 实际气体根据题目提供的气体状态方程计算。 第二类：发生相变或化变： 等温等压可逆相变、等温等压化学反应。;求解热力学过程中热力学函数变化值应该注意的地方： 2.准确判断题目中所发生的热力学过程。 例如，作业14题：将1mol液态苯在正常沸点353K、101.3kPa压力下，向真空蒸发为同温同压的蒸汽…… 判断该过程为： 等温等压可逆相变； 自由膨胀； 恒外压为0的相变过程。;求解热力学过程中热力学函数变化值应该注意的地方： 3.对于计算得到的结果，应运用所学知识，判断是否合理：“毛估”。 (1) 根据化学常识判断过程的吸放热、系统做功还是环境做功，判断Q、W的符号。 (2) 常见的热力学题型有两种： 对于题型A，ΔU既可从Q+W求解，也可从ΔU1+ ΔU2的角度求解，因此，得到计算结果后，可以用另一种途径检验一下，是否一致。; 对于题型B，根据状态函数的定义， ΔU 、ΔH、 ΔS、 ΔA、 ΔG只取决于始终态，因此各个途径求解得到的变化值应相同。解题时既可利用此性质直接求解，也可按过程求解，依此性质检查结果是否正确。;2．已知在263.15K时水和冰的饱和蒸气压分别为pl＝611Pa 和 ps＝552Pa，273.15K下水的凝固热为–6028 J·mol–1，水和冰的等压摩尔热容分别为75.4J·K–1·mol–1和37.1J·K–1·mol–1。试求： (1) 273.15K、101.325kPa下1mol水凝结为冰过程的ΔS，ΔG； (2) 263.15K、101.325kPa下1mol水凝结为冰过程的ΔS和ΔG，并判断该过程能否自动进行。;求解273.15K、101.325kPa下1mol水凝结为冰过程的ΔS，ΔG。 解：由于该过程为等温等压可逆相变， ΔG = 0。 可逆过程，;(2) 263.15K、101.325kPa下1mol水凝结为冰过程的ΔS 和 ΔG，并判断该过程能否自动进行。 分析：过冷水的凝结，为不可逆过程，需根据已知条件设计可逆过程求解。;解法一：根据已知的饱和蒸汽压设计可逆过程;H2O( l, 1mol) 263.15K, 101.325kPa;根据热力学基本方程dG=?SdT+Vdp，得ΔG1=∫Vdp 由于凝聚态的等温变压过程可忽略其体积变化， ΔG1=∫Vdp=Vl·(p2 – p1)=Vl·(611Pa–101325Pa)； 同理ΔG5 =Vs·(p2 – p1)=Vs·(101 325Pa–552Pa)；;ΔG1 = Vl·(611Pa – 101 325Pa)； ΔG5 = –Vs·(552Pa – 101 325Pa)； 由于液态水与固态水密度接近，因而有Vl≈Vs，且值很小，同时(611Pa–101325Pa)≈(552Pa–101325Pa)，则有 ΔG1 ≈ –ΔG