上海交通大学物理化学习题2.docVIP

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2017-05-12 发布于重庆
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上海交通大学物理化学习题2.doc

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上海交通大学物理化学习题2

例2-4 已知水的比定压热容cp = 4.184 J·K-1·g-1。今有1kg，10℃的水经下述不同过程加热成100℃的水。求各过程的△Ssys，△Samb及△Siso。（1）系统与100℃热源接触；（2）系统先与55℃热源接触至热平衡，再与100℃热源接触 ={1000×4.184×ln（373.15/283.15）}J·K-1=1154.8 J·K-1=1155 J·K-1 == - 1009 J·K-1 = {1155+（-1009）} J·K-1= 146 J·K-1 （2）整个过程系统的△Ssys ={1000×4.184×ln（328.15/283.15）}J·K-1=1154.8 J·K-1=1155 J·K-1 系统先与55℃热源接触至热平衡时 == - 573.76 J·K-1 与100℃热源接触至热平衡时 == - 504.57 J·K-1 整个过程的△Samb =+= {- 573.76+（- 504.57）}= -1078 J·K-1 所以，= {1155+（-1078）} J·K-1= 77J·K-1 例2-5 始态为T1=300K，p1=200kPa 的某双原子气体 1 mol，经下列不同途径变化到T2=300K，p2=100 kPa的末态。求各步骤及途径的Q，△S。（1）恒温可逆膨胀：（2）先恒容却至使压力降至100kPa，再恒压加热至T2； = {- 1×8.314×300×ln（100/200）} J = 1729 J=1.729 kJ = {- 1×8.314×ln（100/200）} J·K-1 = 5.764 J·K-1 （2）过程为根据理想气体状态方程，得 = {（100/200）×300} K= 150K 第一步，恒容：dV=0，W1=0，根据热力学第一定律，得 = {1×（5/2）×8.3145×（150-300）} J= -3118 J = -3.118 kJ J·K-1 = -14.41 J·K-1 第二步： = {1×（7/2）×8.3145×（300-150）} J= 4365 J = 4.365 kJ J·K-1 = +20.17 J·K-1 Q = Q1 + Q2 = {（-3.118）+ 4.365 } kJ = 1.247 kJ △S = △S1 + △S2 = {（-14.41）+ 20.17 } J·K-1 = 5.76 J·K-1 例2-6 1 mol 理想气体T=300K下，从始态100 kPa 经下列各过程，求Q，△S及△S i so。（1）可逆膨胀到末态压力为50 kPa；（2）反抗恒定外压50 kPa 不可逆膨胀至平衡态；（3）向真空自由膨胀至原体积的两倍。解：（1）恒温可逆膨胀，dT =0，△U = 0，根据热力学第一定律，得 = {- 1×8.314×300×ln（50/100）} J = 1729 J=1.729 kJ = {- 1×8.314×ln（50/100）} J·K-1 = 5.764 J·K-1 = （17290/300）J·K-1= - 5.764 J·K-1 故 △S i so = 0 △U = 0， Q2= -W = pamb（V2 – V1）= pamb {（nRT / pamb）-（nRT / p1） = nRT{ 1-（pamb / p1）} = {-1×8.314×300×（1-0.5）} J = 1247 J = 1.247 kJ = {- 1×8.314×ln（50/100）} J·K-1 = 5.764 J·K-1 = （-1247÷300）J·K-1= - 4.157 J·K-1 △S iso= △Ssys + △Samb = {5.764 +（- 4.157）} J·K-1 = 1.607 J·K-1 （3）△U = 0，W = 0，Q=0 = 0 因熵是状态函数，故有 = {1×8.314×ln2 } J·K-1 = 5.764 J·K-1 △S iso= △Ssys + △Samb = 5.764 J·K-1 例2-7 始态 300 K，1Mpa 的单原子理想气体 2 mol，反抗 0.2 Mpa的恒定外压绝热不可逆膨胀平衡态。求整个过程的W，△U，△H，△S。解：Q = 0，W = △U 代入数据整理得 5T2 = 3.4 T1 = 3.4×300K；故 T2 = 204 K 例2-8 将温度均为300K，压力为100 kPa的 100 dm3的H2（g）与 50 dm3 的CH4（g）恒温恒压混合，求过程的△S。假设H2（g）和CH4（g）均可认为是理想气体。解： = （1