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1、第二章习题解答第 1 页 共 8 页第二章习题解答1.J 3500110ln191519lnln 1211 12.VVVpVVnRTWmaxU=H=0112KJ 166130003500ln.TW VVnRSmax2.等温可逆膨胀：1 -12KJ 1419ln.VVnRS产向真空膨胀：由于始态和终态同上，系统的熵变也为 19.14 JK13 先求冷热水混合后温度： 0)303()343(m,2m,1TCnTCnppT=336.3 K (63.3C)0)303(0218100)343(18.02500T.T再计算熵变：303ln343lnm,2m,1TCnTCnSpp3033336ln02182
2、975100 3433336ln02182975500. . .=41.21 + 43.57 = 2.36 JK14 Sn 摩尔数mol 106269118250.nnSnCp,m,Sn(T473) + nH2OCp,m,H2O(T283)= 0T=285.3 K0283297502181000473142469118250T.T.1 - OHm,OHSnm,SnKJ 12882337025283ln473ln22.TCnTCnSpp5 系统熵变按可逆相变计算：1 -mKJ 9510837340640.THS,产产 产真空蒸发热：Q=HnRT=406408.314373=37539 J环境熵变
3、：1 -KJ 6410037337539.TQS产 产S总= S系 + S环= 8.31 JK1 0自发进行6.系统：设计可逆过程：JK1812263273ln375ln 12m(l),1.TTnCSpJK107222736025 2.THS产产JK1401273263ln637ln 12m(s)3.TTnCS,pS系=S1+S2+S3=20.66 JK1环境： J5648263)37.6)(273(75.36025d273263TCHHpJK147212635648.TQS产 产总熵：S总=S系+S环=0.81 JK10过程自发。T=263K lT=263K sSS3S2S1T=273K l
4、T=273K spO恒定第二章习题解答第 2 页 共 8 页7 等量气体混合，热容相同，平衡温度 T=288 KJK101004800490293ln283lnm2m1.TCnTCnS,V,V产产JK15311)21ln21(ln)lnln(2211.RxnxnRS产产2lnnR2293283288ln)R03.28(2lnnR2293283TlnnCS22m,V总=0.006+11.526=11.53 JK1 0自发过程8W=30.65 kJ，即环境做功 30.65 kJ。 1211 TTT WQ 2732982737334 W.W= -(Q1+Q2)Q2= -Q1-W= -334.730.
5、65=365.35 kJ 即向环境放热 365.35 kJ91 -KJ 311193694184.TQS 产产 产1 -KJ 951392994184.TQS 产产 产S总=S系+S环=2.64 JK10不可逆过程。10Q = H = 92.14362 = 33355 J W=p(VgVl) pVg = nRT = 8.314383.2 = 3186 J F=W=3186 J U = Q+W = 30169 J G = 01 -m,KJ 0487238333355.THSV 产S总= 011（1）等温可逆 U = H = 0Q = W =J 444261ln2983148ln 21 .ppnR
6、TF=W= 4442 JJ 12lnppnRTG 444216ln2983148 .1 -21KJ 914ln.ppnRS 产产1-KJ 9142984442.TQS产 产产S隔S系 +S环0 （2）等温恒外压 始态和终态同(1)，系统的状态函数变化同(1)： U = H = 0 S系14.9 JK1G = 4442 JF= 4442 JQ = W = p外（V2V1）= 121221ppnRTpnRT pnRTp第二章习题解答第 3 页 共 8 页J 123961612983148 .1 -KJ 574129812396.TQS产 产产S隔S系 +S环26.67 JK112先求终态温度 -
7、-pTpT122111K 4976129841411-12112 .ppTTQ=0 U=nCV,m(T2T1)=2.5R(497298)=4136 JW=4136 J H=nCp,m(T2T1)=3.5R(497298)=5791 J S=0 G=H(TS)= HST=5791-205.03(497-298)=35064 J13 mol40584273101000.RRTpVn(a) p外=p 为可逆绝热膨胀过程终态温度K 71081012733535112112.ppTT/ - Q=0 U=nCV,m(T2T1)=4.40581.5R(108.7273)=9027 JW=9027 J H=n
8、Cp,m(T2T1) =4.40582.5R(108.7273)=15046 J S=0 (b) p外=100 kPa 为等外压绝热膨胀过程终态温度： 1 12212m)(TppTR TTCV,T2=174.7 K 27310001002735122TR TR.Q=0 U=nCV,m(T2T1)=4.40581.5R(174.7273)=5401 JW=5401 J H=nCp,m(T2T1)=4.40582.5R(174.7273)=9002 JJK1 1212mlnlnppnR TTnCSp,46431000100ln 40584273174.7ln5240584.R.R.(c) p外=0
9、 为绝热向真空膨胀过程，相当于“焦耳试验” ，温度 T 不变。 Q=0W=0U=0H=0JK134841000100ln40584lnS 12.R.ppnR 14计算G：J 85541000003167ln298ln 121RppRTGG2=0G30G总=8554 J 计算S：1-121KJ 7281000003167lnln.RppRSJK19133298)2217(18 2.THS产产H2O(g) poH2O(l) poGG3G2G1H2O(g) 3167PaH2O(l) 3167PaT=298KSS2S1S3设计恒温变压可逆过程：第二章习题解答第 4 页 共 8 页S30 S系S1 +S
10、2+S3105.2 JK1JK19133298)2217(18.TQS产 产S总S系 +S环28.7 JK1 计算结果表明，G0，该过程能自发进行。15 UHSGF （1）理想气体卡若循环00000 （2）H2和 O2绝热钢瓶中反应0 （3）非理想气体绝热节流膨胀0 （4）水在 373K，p压力蒸发0 （5）理想气体节流膨胀00 （6）理想气体向真空自由膨胀00 （7）理想气体绝热可逆膨胀0 （8）理想气体等温可逆膨胀0016. (1) 可逆过程 JK142132984000.TQSr产(2) 自发进行时 JK1213429840000.TQS产 产S总S系 +S环147.6 JK1 (3)
11、根据F 物理意义，等温条件下， Wmax=F=(UTS)= HTS (凝聚相，U=H) = QpQr(恒压) = 400004000 =44 kJ17G1=Vl(plpo) G5=Vs(pops) G2=G4=0G=G3 JK1327642282ln268ln 12.RppnRT18.2C(石墨)+ 3H2 (g) C2H6 (g) Som/JK1mol15.74130.68229.6 =229.6(25.74+3130.68)=173.92 JK1 产产产产产O mO mO mrnSnSS19C6H6(g) + C2H2(g) C6H5C2H3(g) fHom/kJmol182.93226.
12、73147.36 Som/JK1mol1269.31200.94345.1rHom= (fHom)产物(fHom)反应物=147.36(82.93 + 226.73) = 162.3 kJmol1rSom= (nSom)产物(nSom)反应物=345.1(269.31 + 200.94) =125.15 JK1 rGom=rHomTrSom=162.3298 (125.15)103 =125.0 kJ20C(石墨) C (金刚石) cHom/kJmol1393.5395.4 Som/JK1mol15.742.38设计恒温变压可逆过程： GT=268KG2G1苯(l) po苯(l) 2.64 k
13、Pa苯(g) 2.64 kPa苯(s) po苯(s) 2.28 kPa苯(g) 2.28 kPaG4G5G3G1+G50第二章习题解答第 5 页 共 8 页rHom=(cSom)反应物(cHom)产物=393.5(395.4)=1.9 kJmol1rSom= (nSom)产物(nSom)反应物=2.385.74=3.36 JK1 rGom=rHomTrSom=1900298(3.36)=2901 J rGom0，常温下，反应不会自发进行，石墨稳定。21设压力为 p 时，石墨金刚石，此时G=0 由 20 题，G2=2901 JG=G1+G2+G3=0 029012901oooppppppdpVVdpVdpV产产产产产忽略 p 对 V 影响积分：02901oppVV产产0101325p 1026. 2101210513. 310123333 p=1.532109 Pa=15320po22S（斜方） S（单斜）热容 Cp,m= a +bT，a=2.09,b=0.0104bTaC,p21 m(1) 已知rH273=322.17 J，求rH368=?2 0m0rr21dbTaTHTCHH,pT将 T=273K 及rH273、a、b 值代入，得rH0=505.2 J 将 T=368K 及rH0、a、b 值代入，得rH368=4
