精选优质文档-----倾情为你奉上热力学第二定律习题解答1. 已知每克汽油燃烧时可放热46.86 kJ1) 若用汽油作以水蒸气为工作物质的蒸汽机的燃料时，该机的高温热源为378 K，冷凝器即低温热源为303 K；(2) 若用汽油直接在内燃机内燃烧，高温热源温度可达到2273 K，废气即低温热源亦为303 K；试分别计算两种热机的最大效率是多少？每克汽油燃烧时所能做出的最大功为多少？解 2. 在300 K时，2 mol的（假设为理想气体）从定温可逆膨胀到，试计算其解3. 10 g (假设为理想气体)在300 K,时，在保持温度为300 K及恒定外压为下进行压缩，终态压力为(需注意此过程为不可逆过程)试求算此过程的，并与实际过程的热温商进行比较解 定温过程：所以 4. 在293 K时，将一方形容器用隔板从正中间分开，然后将1 mol 和1 mol 分别放在容器的两边，当将中间隔板抽去以后，两种气体自动混合在此过程中系统的温度不变，与环境没有热交换，试求此混合过程的，并与实际过程的热温商进行比较提示：可将此两种气体分别进行真空膨胀处理）解 定温定压下不同种理想气体混合：因为，所以：5. 3 mol单原子分子理想气体在定压条件下由300 K加热到600 K，试求这一过程的。
解 定压可逆升温：6. 5 mol双原子分子理想气体在定容条件下由448 K冷却到298 K，试求这一过程的解 定容可逆降温：7. 固体钼的摩尔定压热容随温度的变化有下列关系；1 mol固体钼从273 K定压加热到熔点2893 K，求解：8. 试证明1 mol理想气体在任意过程中的熵变均可用下列公式计算：(1) (2) (3) （提示：从热力学第一定律及热力学第二定律出发，结合理想气体的热力学特征来证明证 热力学第一定律： (不做非体积功时)热力学第二定律：所以 对于理想气体，则：或 (2) 理想气体，(3) 将代入(1)式：9. 1 mol He（假设为理想气体）其始态为、，经由一任意变化到达终态为、试计算此过程中系统的解：10. 2 mol某单原子分子理想气体其始态为，273 K，经过一绝热压缩过程至终态为，546 K试求算，并判断此绝热过程是否可逆解： 绝热过程，则，所以，，此过程为不可逆11. 使10 A电流通过电阻器时间为10 s，同时在电阻周围有温度为283 K的恒温水流过，若水是大量的，试分别计算电阻器和水的解 以电阻器为系统时，由于电阻器的状态未变，所以。
以水为系统：水吸热12. 工业上钢件锻造以后常常需要淬火，将一块质量为3.8 kg温度为427 ℃的铸钢放在13.6 kg温度为21 ℃的油中淬火已知油的热容为2.51，钢的热容为0.502，试计算：(1) 钢的；(2) 油的；(3) 总的提示：假设在淬火时，钢和油来不及与周围环境发生热交换，先求出油和钢的终态温度解 假设在淬灭时，钢和油来不及与周围环境发生热交换，即设终态温度为T3：13. 固体碘化银AgI有和两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为146.5 ℃，由型转化为型时，转化焓等于6462试计算由型转化为型时的解 定温定压下的可逆相变：14. 已知的熔点为-39 ℃，熔化焓为2343，，试求50 ℃的和-50 ℃的的摩尔熵之差值解 以1 mol Hg为系统，设计过程如下：15. 1 mol水在100 ℃及标准压力下向真空蒸发变成100 ℃及标准压力的水蒸气，试计算此过程的，并与实际过程的热温商相比较以判断此过程是否为自发过程提示：此蒸发过程的W = 0，故所吸收的热不等于正常气化焓) 解 以为系统，设计100 ℃、下可逆相变到同样状态向真空蒸发：W = 0，所以可逆相变热: 或 (因为可逆相变的，本过程的始、终态与可逆相变的始、终态形同)或 这里不能用作判据，因为原相变过程不复合定温定压的条件，但符合定温条件，所以可用判据。
原过程中，水向真空蒸发，= 0，而：所以，原过程可自发进行另外，还可用熵判据计算实际过程热温商：所以，原过程为不可逆过程，可自发进行16. 试计算-10 ℃及标准压力下，1 mol的过冷水变成冰这一过程的，并与实际过程的热温商比较以判断此过程能否进行已知水和冰的热容分别为4.184和2.092；0 ℃时冰的熔化焓解 设计定压变温可逆过程：由基尔霍夫方程得-10 ℃时的熔化热为：由于，根据克劳修斯不等式，此过程自发17. 将1 kg、-10℃的雪，投入一盛有30℃的5 kg水的绝热容器中，以雪和水作为系统，试计算此过程系统的（所需数据见习题16）解 设终态温度为T该过程在绝热定压下进行：解得 18. 有一带隔板的绝热恒容箱，隔板两侧的体积相同，在隔板两侧分别充以1 mol的(10℃)和(20℃)若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的（假设此两种气体均为理想气体）提示：先计算系统混合后的平衡温度和压力 解 见例题3第7小题19. 利用标准状态下298 K的熵值数据，计算下列反应在标准压力及298 K条件下的熵变1) (2) 解20. 葡萄糖的氧化反应为 ，由量热法测得此反应的，试问在定温（298 K）及定容的条件下，利用此反应最多可做多少有效功？解21. 试证明：(1) (2) 证 (1) 是实验上不易直接测量的量，但等式右边则均为实验中可测量的量。
要证明上式，可以从这个定义式出发来考虑下面采用不同的方法来证明解法一 等式左右分别与U和H有关，所以根据定义式，即：等式两边各除以：解法二 根据对应函数关系式:等式左边与U有关，所以根据基本公式：等式两边各除以：解法三 也可将等式右边证成等于等式左边2) 22. 试证明：证 解法一 因为和分别与H和U有关，所以用定义式以及的全微分公式：两边同除以左边：右边：整理 现在要解决方括号内部的函数关系，可使用基本公式：两边同除以，得：所以 解法二 通过对应函数关系式很容易导出：，现在要解决，可设:两边同除以，再整理：而 所以 23. 试证明：(1) (2) 证 (1) 代入Maxwell关系式，则：(2) 代入Maxwell关系式：24. 试证明气体的焦耳系数有下列关系式：并证明对理想气体来说，；对范德华气体来说， 证 表示在恒热力学能过程中温度随体积的变化率解法一 基本公式之一：将代入上式：在恒热力学能条件下，解法二 由循环关系式：即 由基本公式：两边同除以： 则 对于理想气体，对于范德华气体，25. 10 g理想气体氦在127 ℃时压力为，今在定温及外压恒定为下进行压缩。
计算此过程的、W、、、、及 解 理想气体定温过程：26. 设有300 K的1 mol理想气体作定温膨胀，起始压力为，终态体积为试计算此过程的，，，及解 理想气体定温膨胀：27. 在20 ℃时，将1 mol的外压由升高到，试计算此过程的已知的状态方程为，其中；同时在20 ℃及标准压力时，的密度为解 28. 有一带隔板的定容容器定温为T左方理想气体A的物质的量为，压力为，体积为；右方理想气体B物质的量为，压力为，体积为；抽出隔板后，A，B达均匀混合求混合过程吉布斯函数变化的表达式 解 这是定温定压下不同种理想气体的混合：29. 计算下列过程的1) 1 mol 100℃及101.325 kPa下的水，定温定压蒸发成100℃及101.325 kPa的水蒸气；(2) 1 mol 0℃及101.325 kPa下的冰，熔化为0℃及101.325 kPa的水；(3) 1 mol 100℃及101.325 kPa下的水，向真空蒸发成100℃及101.325 kPa的水蒸气解 (1) 可逆相变，；(2) 可逆相变，；(3) 始、终态同(1)，所以30. 已知水在100 ℃及标准压力下蒸发焓为2259，求1 mol 100 ℃及标准压力的水变为100 ℃，的水蒸气的，，，。
解 设计过程如下：设水蒸气为理想气体： (定温过程)31. 试计算-5 ℃及标准压力的1 mol水变成同温同压的冰的，并判断此过程能否自发进行已知-5 ℃时水和冰的饱和蒸气压分别为422和402解 设计如下定温变压过程：其中过程(2)、(4)分别为可逆相变，所以，过程(1)、(5)为凝聚相定温变压过程，，设水蒸气为理想气体：因为< 0，所以过程自发32. 求1 mol苯的下列过程的和，温度为苯的沸点80℃，假设苯蒸气是理想气体，并根据计算结果判断变化方向1) (2) (3) 解 (1) 过程可逆2) 设计过程同习题30，即过程(1)+定温变压过程：(3) 其中(1)符合判据条件可判断方向；(2)、(3)中不符合定温定压条件，不能判断；，可以与实际过程的W比较，判断为不可逆过程33. 若-5 ℃固体苯的蒸气压为2280，-5 ℃过冷液态苯在凝固时的，放热9874试求-5 ℃液态苯的饱和蒸气压解 设计定温变压过程解得 34. 在-5 ℃时过冷液态苯的蒸气压为2632，而固态苯的蒸气压为2280已知1 mol过冷液态苯在-5 ℃凝固时，气体为理想气体，求该凝固过程的及解 设计定温变压可逆过程：其中定温定压过程可逆相变（指定温度T及该温度下的饱和蒸汽压条件下的相变），凝聚相定温过程的自由能变化与气体的自由能变化相比可忽略，所以：已知-5 ℃时，，则根据定义式：35. 在298 K及标准压力下有下列相变化：已知此过程的，。
试问在298 K时最少需加多大压力方能使文石成为稳定相？解 298 K、下，上述相变的，说明方解石为稳定相要使文石成为稳定相，必须大于0当= 0，此时压力即为使文石成为稳定相的转变压力可设计定温定压过程：即 从上式看出，解本题时可直接应用式36. 试根据标准摩尔生成焓和标准摩尔规定熵的数据（所需数据自行查表获取），求算下列反应的1) (2) (3) 解 查得298 K时：(1) (2) (3) 37. 合成氨反应如下：已知在25 ℃及标准压力下，，，假设此反应的不随T的变化而变化，试求算在500 K时此反应的，并说明温度升高对此反应是否有利解 由积分，得：结果说明温度升高对放热反应不利38. 试判断在10 ℃及标准压力下，白锡、灰锡哪一种晶型稳定已知在25 ℃及标准压力下有下列数据：物质白锡052。