第五版物理化学课后习题答案 (2).doc

第三章 热力学第二定律 3－???? 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求1)??? 热机效率； 2) 当解：1)? 卡诺热机的效率为?＝＝0.5? (2) η＝ Q1＝2×100＝200 kJ －Q2＝Q1＋W＝200－100＝100kJ 3－2?????。1)???分别计算两热机对外所做的功。已知不可逆热机效率是可逆热机效率的80%； 2) 分别计算两热机向大气中放出的热。 解：1)? ∵ ∴ WR＝＝－133.1J WIR＝80% WR＝－106.5 J (2) ∵ Q1＝－W－Q2 ∴ 可逆热机 Q1＝133.1－1000＝－866.9 J 不可逆热机 Q1＝106.5－1000＝－893.5 J 3－????? 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求1)??? 热机效率； 2) 当温热源及作功。 解：1)? 卡诺热机的效率为?＝＝0.6667? (2) η＝1－ Q1＝＝＝＝＝300.03kJ －W＝ηQ1＝0.6667×300＝Q1＋Q2＝300.03－100＝200.03 kJ 3－????冬季利用热泵从室外0℃的环境吸热，向室内18℃的房间供热。若每分钟100 kJ的功开动热泵，试估算热泵每分钟最多能向室内供热多少？ 解： η＝?＝＝－0.06590? －Q2＝＝1517.5kJ 3－????高温热源温度T1＝600K，低温热源温度T2＝300K。今有120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程两热源的总熵变ΔS。 解： ΔS＝＝＝200J·K－1 3－????不同的热机工作于T1＝600K的高温热源及T2＝300K的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热Q1＝300kJ时，两热源的总熵变ΔS。 (1) 可逆热机效率? ＝0.5； (2) 不可逆热机效率? ＝0.45； (3) 不可逆热机效率? ＝0.4。 解：(1) －Q2＝(?－1) Q1＝0.5×300＝150 kJ ΔS＝＝＝0 (2) －Q2＝(?－1) Q1＝0.55×300＝165kJ ΔS＝＝＝50J·K－1 (3) －Q2＝(?－1) Q1＝0.60×300＝180kJ ΔS＝＝＝100J·K－1 3－????已知水的比定压热容cp＝4.184J·g－1·K－1。今有1kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100℃的水。求各过程的ΔSsys，ΔSamb，ΔSiso。 (1) 系统与100℃的热源接触； (2) 系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触； (3) 系统依次与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 解：(1) ΔSsys＝1000×4.184×ln＝1155 J·K－1 ΔSamb＝－＝－＝－1009 J·K－1 ΔSiso＝1155－1009＝146 J·K－1 (2) ΔSsys＝1000×4.184×ln＝1155 J·K－1 ΔSamb＝－＝－1078 J·K－1 ΔSiso＝1155－1078＝77 J·K－1 (3) ΔSsys＝1000×4.184×ln＝1155 J·K－1 ΔSamb＝－＝－1103 J·K－1 ΔSiso＝1155－1103＝52 J·K－1 3－????已知氮(N2, g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为 Cp,m＝[27.32＋6.226×10－3(T/K) －0.9502×10－6 (T/K)2] J·mol－1·K－1 将始态为300K，100kPa下的1 mol N2(g)置于1000K的热源中，求系统分别经(1) 恒压过程；(2) 恒容过程达到平衡态时的Q，ΔS及ΔSiso。 解： (1) Q＝27.32 ×700＋3.113×10－3 ×(10002 －3002) －3.167×10－7×(10003－3003) ＝19124＋2832.83－308.15 ＝21.65 kJ ΔS＝27.32×ln＋6.226×10－3 × 700－4.751×10－7×(10002 －3002) ＝32.892＋4.358－0.416 ＝36.83 J·K－1 ΔSiso＝36.83－21.65＝15.18 J·K－1 (2) Q＝19.006 ×700＋3.113×10－3 ×(10002 －3002) －3.167×10－7×(10003－3003) ＝13304.2＋2832.83－308.15 ＝15.83 kJ ΔS＝19.006×ln＋6.226×10－3 × 700－4.751×10－7