第二定律习题

求得：T?367.92?K

在求熵变的时候，可以把系统分成两部分来考虑，分别求出每一部分的熵变的值，再将两部分的熵加相，即为系统的熵变。

?S??SAr??SN

2?SAr通过设计途径的方式来求

1mol??Ar?g? 100?kPa 300?K 等 容 变 温 ?S?Ar? 1mol??Ar?g? 367.92?K ?S1 ?S2 等温变容 r r 1?mol?Ar?g?

6. 有2 mol理想气体，从始态300 K，20 dm3，经下列不同过程等温膨胀至50 dm3，计算各过程的Q，W，?U，?H和?S。 (1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀；

(3) 对抗外压100 kPa膨胀。

7. 有1 mol甲苯CH3C6H5?l?在其沸点383 K时蒸发为气，计算该过程的Q，W，?U，?H，

?S，?A和?G。已知在该温度下，甲苯的汽化热为362 kJ?kg?1。

8. 在一个绝热容器中，装有298 K的H2O?l? 1.0kg，现投入0.15 kg冰H2O?s?，计算该过程的熵变。已知H2O?s?的熔化焓为333.4 J?g?1，H2O?l?的平均热容为4.184 J?K?1?g?1。

9. 实验室中有一个大恒温槽的温度为400 K，室温为300 K，因恒温槽绝热不良而有4.0 kJ的热传给了室内的空气，用计算说明这一过程是否可逆。

10. 有1 mol过冷水，从始态263 K，101 kPa变成同温、同压的冰，求该过程的熵变。并用计算说明这一过程的可逆性。已知水和冰在该温度范围内的平均摩尔定压热容分别为：

Cp,m?H2O,l??75.3 J?K?1?mol?1，Cp,m?H2O,s??37.7 J?K?1?mol?1；在273 K，101 kPa时

水的摩尔凝固热为?vusHm?H2O,s???5.90kJ?mol?1。

11. 有1 molN2?g?可看作理想气体，从始态298 K，100 kPa，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600 kPa，分别求过程的Q，W，?U，?H，?A，?G，?S和?Siso。 (1) 等温可逆压缩；

(2) 等外压为600 kPa时压缩；

12. 将1 mol O2?g?从298 K，绝热可逆压缩到600 kPa，试求该过程的Q，100 kPa的始态，W，

?U，?H，?A，?G，?S和?Siso。设O2?g?为理想气体，已知O2?g?的Cp,m?3.5 R，

!Sm?O2,g??205.14J?K?1?mol?1。

13. 将1 mol双原子理想气体从始态298 K，100 kPa，绝热可逆压缩到体积为5 dm3，试求终态的温度、压力和过程的Q，W，?U，?H和 ?S。

14. 将1 mol苯C6H6?l?在正常沸点353 K和101.3 kPa压力下，向真空蒸发为同温、同压的蒸气，已知在该条件下，苯的摩尔汽化焓为?vapHm?30.77 kJ?mol?1，设气体为理想气体。试求 (1) 该过程的Q和W；

(2) 苯的摩尔汽化熵?vapSm和摩尔汽化Gibbs自由能?vapGm； (3) 环境的熵变?S环；

(4) 根据计算结果，判断上述过程的可逆性。

15. 某一化学反应，在298 K和大气压力下进行，当反应进度为1 mol时，放热40.0 kJ。若使反应通过可逆电池来完成，反应程度相同，则吸热4.0 kJ。 (1) 计算反应进度为1 mol时的熵变?rSm；

(2) 当反应不通过可逆电池完成时，求环境的熵变和隔离系统的总熵变，从隔离系统的总熵变值说明了什么问题；

(3) 计算系统可能做的最大功的值。

16. 1 mol单原子理想气体，从始态273 K，100 kPa，分别经下列可逆变化到达各自的终态，试计算各过程的Q，W，?U，?H，?S，?A和?G。已知该气体在273 K，100 kPa的摩尔熵Sm?100 J?K?1?mol?1。 (1) 恒温下压力加倍；