热力学部分公式大总结.pptVIP

* 复习 交第四章及以前的作业 热力学部分公式大总结 【习题1】一可逆卡诺热机，低温热源为273K，效率 为 30％。若要使效率提高到40％，则高温热源需 提高多少度？反之如维持高温热源不变，而降 低低温热源温度，则需要降低多少度？ 【解】 熵增加原理 Clausius不等式 不可逆 可逆 此即为可逆不可逆判据 【习题2】 1mol单原子理想气体从同一始态体积V1，经历下列过程后变至10V1，计算熵变： （a）恒温自由膨胀； （b）恒温可逆膨胀； （c）绝热自由膨胀； （d）绝热可逆膨胀。 理想气体 pVT 变化过程的熵变计算 恒温过程 理想气体恒温可逆过程 任意体系恒温过程 变温过程 T → T + dT → T + 2dT → … 等容变温过程 T1 T2-dT T2 ??? ??? ??? T1+dT 等压变温过程 T1+dT ??? T2-dT T2 T1 ??? ??? 恒压变温 理想气体或Cp,m为常数： 若T↑，则S↑ 恒容变温 理想气体或CV,m为常数： 若T↑，则S↑ 理想气体联合过程（方法一） T2 T1 (p2V2) (p1V1) V p A C B 等温膨胀 等容升温 A D B 等温膨胀 等压升温 恒温可逆 恒压可逆 恒容可逆 绝热可逆 pV=nRT 理想气体联合过程（方法二） 单纯 pVT 变化过程的熵变计算——公式小结 （1）理想气体 （2）液体或固体（凝聚态物质）恒压变温过程 彼此间相互推导 【习题3】两气体的混合可在瞬间完成，是不可逆过程。但可设计一个装置，用一个半透膜使混合过程在定温、定压下可逆进行。 n1，T，p n2，T，p n1+n2，T，p 使用压力要使用分压 【习题4】 n mol 理想气体由同一始态出发，分别经绝热可逆和绝热不可逆膨胀到相同体积的终态，证明不可逆过程终态的温度高于可逆过程终态温度。 热一 可逆膨胀对外作最大功 热二 计算熵变的关键——末态的pVT 【习题5】 ① 已知在100 kPa下冰的熔点为0℃，比熔化焓Δfush =333.3 J?g-1. 过冷水和冰的质量定压热容分别是cp(l)=4.184 J?g-1 ?K-1和cp(s)=2.000 J?g-1 ?K-1.计算100 kPa下,-10℃时水结冰的ΔS。 ② 实验测得该过程放热312 kJ,试用计算判断过程是否自发。 可逆相变？ ?S =? H2O(l, -10℃, 100 kPa) H2O(s, -10℃, 100 kPa) ?S1 H2O(l, 0℃, 100 kPa) 可逆相变 ?S2 H2O(s, 0℃, 100 kPa) ?S3 解：设计途径如下： ?S ＝ ?S１＋?S２＋?S３= - 1.139 kJ?K-1 ① ② 【习题6】标准压力pΘ下，把25g、273K的冰加到200g、323K的水中，假设体系与外界无能量交换，求体系熵的增加。已知水的比热为4.184kJ?kg-1?K-1，冰的熔化焓ΔslHΘ =333kJ?kg-1，二者都为常数。 解析 关键是先求出终态温度，又因为过程为等压过程而且有相变。可设计过程如图所示，并令终态温度为T。 *