熵变计算示例.ppt

* * §2.5熵变的计算及其应用 一. 判据 0 自发过程 = 0 可逆过程 0 不可能发生的过程 二. 环境熵变 三. 体系熵变 1. 理想气体单纯 p,V,T 变化 ①. 恒容过程 ②. 恒压过程 例题：汽缸中有3mol，400K的氢气，在101.325 kPa下向300K的大气中散热直到平衡为止，求氢气的熵变并判断过程进行的方向。已知： 。 解：题中所谓的到平衡是指氢气的终态温度为300K，恒压过程有： 判断：过程为自发过程 ﹥0 ③. 恒温过程 例题：1mol理想气体在298K时恒温可逆膨胀体积为原来的10倍，求熵变。若在上述始末态间进行的是自由膨胀过程，求熵变。并判断过程进行的方向。 解：恒温过程有 自由膨胀： 自由膨胀与恒温过程相同，因为始末态相同，状态函数 不变。 此为可逆过程 理想气体恒温内能不变，功为零，故热也为零，因此 。所以 。 此为自发过程 ④. 理想气体恒温混合过程 对每种气体分别用恒温过程处理： 3mol氮气 2mol氧气 例题：一300K绝热容器中有一隔板，两边均为理想气体，抽去隔板后求混合过程的熵变，并判断过程的可逆性。 解： 对隔离体系： 此为自发过程 ⑤. 传热过程 根据传热条件（恒压或恒容）计算传热引起的熵变，若有体积或压力变化，则加上这部分的熵变。 例题：1mol，300K的氢气，与2mol，350K的氢气在101.325 kPa下绝热混合，求氢气的熵变，并判断过程进行的方向。 。 解：因为是绝热过程，故有热平衡： 此为自发过程？？？ 2. 凝聚体系 由于凝聚体系特有的不可压缩性，只考虑温度对熵变的影响： 3. 相变过程 例题：已知苯在101.325 kPa， 80.1℃时沸腾，其汽化热为30878J/mol 。液态苯的平均恒压摩尔热容为142.7J/mol﹒K 。 将 1mol，0.4atm的苯蒸汽在恒温80.1℃ 下压缩至1atm ，然后凝结为液态苯，并将液态苯冷却到60℃，求整个过程的熵变。设苯蒸汽为理想气体。 解：对于一些较复杂的过程可用一些示意图简示： 能不能进行 例题：今有两个容器接触，外面用绝热外套围着，均处于压力101.325 kPa下，一个容器中有0.5mol的液态苯与 0.5mol的固态苯成平衡。在另一个容器中有0.8mol的冰与 0.2mol的水成平衡。求两容器互相接触达到平衡后的熵变。已知常压下苯的熔点为5℃，冰的熔点为0℃。固态苯的热容为122.59J/mol，苯的熔化热为9916J/mol，冰的熔化热为6004J/mol。 0.5mol,l 0.5mol,s 0.2mol,l 0.8mol,s 5℃ 0℃ 解：分析：冰要熔化成水且水升温，苯要凝固且固态苯降温，热平衡为： 例题：①1Kg，273K的水与373K的恒温热源接触，当水温升至373K时，求水，热源熵变及总熵变。②若水是先与323K的恒温源接触，达到平衡后再与373K的恒温源接触，并升温至373K，同样求水，热源熵变及总熵变。说明用何种方式升温既可使水升温至373K，又可使总熵变为零？ 。 参考答案 ① ② 解： T1 T2 +△T +△T +△T 例题： 1molH2O(l)于0.1MPa下自25℃升温至50℃，求熵变和热温商，并判断可逆性。 (1)热源温度700℃; (2)热源温度100℃。已知 *