物理化学第二定律幻灯片.ppt
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1、物理化学第二定律2023/1/101第1页,共34页,编辑于2022年,星期日W=Q1+Q2=300 100=200kJ 卡诺热机在卡诺热机在T1=900K的高温热源和的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。求:的低温热源间工作。求:(1)热机效率;)热机效率;(2)当向低温热原放热)当向低温热原放热-Q2=100kJ时,系统从高温热源吸热时,系统从高温热源吸热Q1及对环境所及对环境所作的功作的功-W。习题3.32023/1/102第2页,共34页,编辑于2022年,星期日 高温热源温度高温热源温度T1=600K,低温热源温度,低温热源温度T2=300K。今有。今有120kJ的热直接从高温
2、热源吸传给低温热源,求此过程的的热直接从高温热源吸传给低温热源,求此过程的 S。习题3.52023/1/103第3页,共34页,编辑于2022年,星期日 始态为始态为T1=300K,p1=200kPa的某双原子理想气体的某双原子理想气体1mol,经下,经下列不同途径变化到列不同途径变化到T2=300K,p2=100kPa的末态。求各不同途径各步骤的的末态。求各不同途径各步骤的Q,S。(1)恒温可逆膨胀恒温可逆膨胀;(2)先恒容冷却至使压力降至先恒容冷却至使压力降至100kPa,再恒压加热至,再恒压加热至T2;(3)先绝热可逆膨胀到使压力降至先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa,再恒压加热至再
3、恒压加热至T2。习题习题3.91mol 理想气体理想气体T1=300Kp1=200kPa1 mol 理想气体理想气体T2=300Kp2=100kPa 解:解:(1)恒温可逆恒温可逆1mol 理想气体理想气体T=?p=100kPa1mol 理想气体理想气体T”=?P”=100kPa(2)(3)恒容恒容 恒压恒压 恒压恒压 绝热可逆绝热可逆 2023/1/104第4页,共34页,编辑于2022年,星期日1mol 理想气体理想气体T1=300Kp1=200kPa1 mol 理想气体理想气体T2=300Kp2=100kPa 解:解:(1)恒温可逆恒温可逆(1)理想气体恒温可逆膨胀理想气体恒温可逆膨胀
4、U=02023/1/105第5页,共34页,编辑于2022年,星期日1mol 理想气体理想气体T1=300Kp1=200kPa1 mol 理想气体理想气体T2=300Kp2=100kPa1mol 理想气体理想气体T=?p=100kPa(2)恒容恒容 恒压恒压 S1S2(2)T=T1p/p1=300*100/200=150K2023/1/106第6页,共34页,编辑于2022年,星期日1mol 理想气体理想气体T1=300Kp1=200kPa1 mol 理想气体理想气体T2=300Kp2=100kPa1mol 理想气体理想气体T”=?P”=100kPa(3)绝热可绝热可逆逆 恒压恒压 S1”S2
5、”(3)绝热可逆过程绝热可逆过程 Q1”=0,S1”=0 2023/1/107第7页,共34页,编辑于2022年,星期日 1 mol理想气体在理想气体在T=300K下,从始态下,从始态100kPa经下列各过程,经下列各过程,求求Q,S,Siso。(1)可逆膨胀到末态压力可逆膨胀到末态压力50kPa;(2)反抗恒定外压反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀至平衡不可逆膨胀至平衡;(3)向真空自由膨胀至原体积的向真空自由膨胀至原体积的2倍。倍。习题习题3.101 mol 理想气体理想气体p1=100kPaT1=300KV11 mol 理想气体理想气体p2=50kPaT2=T1=300KV2=2 V1(1
6、)恒温可逆恒温可逆T环环=300K(2)恒外压恒外压 p环环=50kPa(3)向真空自由膨胀向真空自由膨胀理想气体恒温膨胀理想气体恒温膨胀,U=0,H=0,Q=-w2023/1/108第8页,共34页,编辑于2022年,星期日(1)可逆膨胀可逆膨胀1 mol 理想气体理想气体p1=100kPaT1=300KV11 mol 理想气体理想气体p2=50kPaT2=T1=300KV2=2 V1(1)恒温可逆恒温可逆T环环=300K(2)恒外压恒外压 p环环=50kPa(3)向真空自由膨胀向真空自由膨胀2023/1/109第9页,共34页,编辑于2022年,星期日(2)Q =W=p环环(V2 V1)=
7、V1 p环环 =nRT p环环 /p1 =8.314*300*50/100=1247.1 J 过程(过程(2)的始终态与过程()的始终态与过程(1)相同)相同 S =5 763 JK 1 Samb=Q/T=1247.1/300=4.157 JK 1 Siso=S+Samb=5 763 4.157=1.606 JK 11 mol 理想气体理想气体p1=100kPaT1=300KV11 mol 理想气体理想气体p2=50kPaT2=T1=300KV2=2 V1(1)恒温可逆恒温可逆T环环=300K(2)恒外压恒外压 p环环=50kPa(3)向真空自由膨胀向真空自由膨胀2023/1/1010第10页
8、,共34页,编辑于2022年,星期日(3)向真空自由膨胀向真空自由膨胀1 mol 理想气体理想气体p1=100kPaT1=300KV11 mol 理想气体理想气体p2=50kPaT2=T1=300KV2=2 V1(1)恒温可逆恒温可逆T环环=300K(2)恒外压恒外压 p环环=50kPa(3)向真空自由膨胀向真空自由膨胀理想气体理想气体向真空自由膨胀向真空自由膨胀 Q=0过程(过程(3)的始终态与过程()的始终态与过程(1)()(2)相同)相同 S =5 763 JK 12023/1/1011第11页,共34页,编辑于2022年,星期日 2mol双原子理想气体从始态双原子理想气体从始态300K
9、,50dm3,先恒容加热至,先恒容加热至400K,再恒压加热使体积增大到,再恒压加热使体积增大到100dm3。求整个过程的。求整个过程的Q,W,U,H,S。习题习题3.11 解:解:2mol 理想气体理想气体T1=300KV1=50dm32 mol 理想气体理想气体T3=?V3=100dm32mol 理想气体理想气体T2=400KV2=50dm3恒容恒容 恒压恒压 W1=0W2 解:解:2023/1/1012第12页,共34页,编辑于2022年,星期日 解:解:2mol 理想气体理想气体T1=300KV1=50dm32 mol 理想气体理想气体T3=800KV3=100dm32mol 理想气体
10、理想气体T2=400KV2=50dm3恒容恒容 恒压恒压 W1=0W22023/1/1013第13页,共34页,编辑于2022年,星期日 某双原子理想气体从某双原子理想气体从 T1=300K,p1=100kPa,V1=100dm3的的始态,经不同过程变化到下述状态始态,经不同过程变化到下述状态,求各过程的求各过程的 S,A和和 G。已知已知300K时该气体的规定熵时该气体的规定熵 Sm=32.43JK-1 mol-1。(1)T2=600K,V2=50dm3;(2)T2=600K,p2=50kPa;(3)p2=150kPa,V2=200dm3习题习题3.11(第四版第四版)n mol 理想气体理
11、想气体p1=100kPaT1=300KV1=100 dm3S1=n Smn mol 理想气体理想气体T2=600KV2=50dm3 解:解:(1)n mol 理想气体理想气体T2=600Kp2=50kPan mol 理想气体理想气体p2=150kPaV2=200dm3(2)(3)2023/1/1014第14页,共34页,编辑于2022年,星期日n mol 理想气体理想气体p1=100kPaT1=300KV1=100 dm3n mol 理想气体理想气体p2T2=600KV2=50dm3(1)2023/1/1015第15页,共34页,编辑于2022年,星期日n mol 理想气体理想气体p1=100
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