物理化学沈文霞课后习题答案

这时加压水蒸气的温度已远远超过水的临界温度，水蒸气处于远超临界状态，压力很高，需要耐压性能很好的锅炉。事实上，实用的热机都是不可逆的，就是有这样的高温热源，实用热机的效率也远低于60%。

2．①5 mol双原子分子理想气体，在等容的条件下，由448 K冷却到298 K；② 3 mol单原子分子理想气体，在等压条件下由300 K加热到600 K，试计算这两个过程的?S。

5解：① 该过程系等容、变温过程，双原子分子理想气体的CV,m?R，所以

2 ?S?nCV,mlnT2 T1298??5?1?1 ??5??8.314 ?ln? J?K??42.4 J?K

448??2 ② 该过程系等压、变温过程，单原子分子理想气体的Cp,m??S?nCp,mlnT2 T15R 25600???1?1J?K?43.2 J?K ??3 ??8.314 ?ln ?2300??3．某蛋白质在323 K时变性，并达到平衡状态，即：天然蛋白质变性

蛋白质，已知该变性过程的摩尔焓变?rHm?29.288 kJ?mol?1，，求该反应的摩尔熵变?rSm。。

解： 因为已达到平衡状态，可以认为变性过程的焓变就是可逆热效应， Q?H ?rSm?R?rm

TT29.288 kJ?mol?1?90.67 J?K?1?mol?1 ?323 K4．1 mol理想气体在等温下，分别经历如下两个过程：① 可逆膨胀过程；② 向真空膨胀过程，终态体积都是始态体积的10倍。分别计算这两个过程系统的熵变。

解：① 因该过程系理想气体等温可逆膨胀过程，所以： ?S1?nRlnV2 V110?? ??1?8.314?ln? J?K?1?19.14 J?K?1

1?? ② 虽然与(1)的膨胀方式不同，但其始、终态相同，熵是状态函数，所以该过程的熵变与①的相同，即?S2?19.14 J?K?1。

5．有2 mol单原子分子理想气体，由始态500 kPa，323 K 加热到终态1 000 kPa，373 K。试计算此气体的熵变。

解：这是一个p,V,T都改变的过程，计算熵变要分两步进行。第一步，等温可逆改变压力的过程，第二步，等压可逆改变温度的过程，熵变的计算式为 ?S?nRlnp1T?nCp,mln2 p2T1?p15T2??nRln??ln ??

p2T?21?5??5004ln?? ??2?8.31???1 0002?5.54 ?J?1K ??

3?7?3l?n?3??23?1? JK6．在300 K时，有物质的量为n的单原子分子理想气体，从始态100 kPa，

122 dm3，反抗50 kPa的外压，等温膨胀到50 kPa。试计算：

（1）?U，?H，终态体积V2，以及如果过程是可逆过程的热QR和功WR。 （2）如果过程是不可逆过程的热QI和功WI。 （3）?Ssys，?Ssur和?Siso。

解：（1） 这是理想气体的等温膨胀，所以 ?H?0，?U?0。

p1V1100 kPa?122 dm3??4.89 mol n??1RT(8.314?300) J?mol V2?nRT?(4.89?8.314?300)?3?? m?0.244 m3 3?p250?10??假设理想气体进行等温可逆膨胀至终态，则 QR??WR?nRTlnp1 p2100???3 ??4.89?8.314?300?ln??10 J?8.45 kJ

50?? （2）理想气体进行等温、等外压膨胀至终态

QI??WI?pe(V2?V1)

3 ?[50?10??0.2?442?0.12?] J 6.10 kJ