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热力学第二定律;本章基本要求;作业:;§3-1 卡诺循环 ; 通过工作介质从高温
热源吸热作功,然后向低
温热源放热本身复原,如
此循环操作,不断将热转
化为功的机器。;-W?系统对外作的功(在一个循环过程中)
Q1?从高温热源吸热
Q2?传给低温热源热;二、卡诺循环 ;三、卡诺热机效率 ;由卡诺循环可知:可逆热机热温商之和等于零;卡诺循环结论:;练习:
求工作于150?C和25?C两热源之间可逆热机的热机效率。
工作于500K和300K之间的可逆热机,对外作功
-W=100kJ,则应从高温热源吸热Q1和向低温热源放热-Q2各为多少?
3. 热源和冷却水的温度分别为500K和300K,试问工作于此二温度热源之间的热机,从高温热源吸热1kJ,最多能作多少功?最少向冷却水放热若干?;§3-2 自发过程的共同特征 ;一、自发过程 ;二、自发过程的共性 The characteristic of spontaneous processes;§3-3 热力学第二定律The second law of thermodynamics;一、热力学第二定律文字表述;二、卡诺定理;§3-4 熵、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能;一、熵的定义与导出 Derive entropy and define entropy;对每个小卡诺循环:;当取小卡诺循环无限多时折线与光滑曲线重合;定义:状态函数 S 为熵;二、熵变的计算 Calculation changes of entropy; 但在通常情况下,环境很大,与系统交换的热可视为可逆热且环境恒温。如:大气、海洋等??。;三、热力学第二定律的表达式 ;系统发生绝热可逆过程则熵不变;
系统发生绝热不可逆过程则熵增大;3. (隔离系统)熵判据;四、亥姆霍兹自由能及其判据 Helmholz function and its criteria;恒温、恒容过程:;五、吉布斯自由能及其判据;恒温、恒压无非体积功过程:;六、?A和?G的物理意义;§3-5 热力学第二定律对理想气体的应用 The second law of thermodynamics for perfect gas;一、理想气体熵变的计算;CV,m为常数时:;二、理想气体混合过程熵变的计算;三、理想气体?A和?G的计算;四、例题;?U= nCV,m(T2-T1) = 1039.5 J
W = -p(环)(V2-V1) = -p(环)(nRT2/p2-nRT1/p1)= -1654.5J
Q= ?U – W = 2694 J
?S(环)= -Q/T(环) = -2694J/348K = -7.741J/K
?S(隔)=?S+?S(环)=2.536 J/K>0;?U = nCV,m(T2-T1) = n(Cp,m-R)(T2-T1) = 31.00 kJ
?H = nCp,m(T2-T1) = 43.39 kJ
?S = nCp,mln(T2/T1) - nRln(p2/p1)
={5?29.12ln(596/298) - 5?8.314ln(300/100)} = -45.67 J/K
S1= nSm= 958 J/K,S2 = S1+ ?S = 912.33 J/K
?(TS) = T2S2 - T1S1 = 2.583?102 kJ
?A = ?U - ?(TS) = -2.273?102 kJ
?G = ?H - ?(TS) = -2.149?102 kJ;§3-6 热力学第二定律对纯液体和固体的应用;§3-7 热力学第二定律在相变过程中的应用;例:10mol 水在373.15K,101.325kPa 条件下汽化
为水蒸气,求过程的?S系, ?S环,?S隔。
已知水的汽化热?H汽化=4.06?104J/mol。;例:1mol过冷的水,在-10℃,101.325kPa下凝固
为冰,求此过程的熵差。
已知水在0℃,101.325kPa 的凝固热? H凝 =
-6020 J/mol,冰的热容Cp,冰=37.6J/mol?K,
水的热容Cp,水=75.3 J/mol?K。;解:;§3-8 热力学第二定律在化学反应中的应用;一、热力学第三定律;3. 标准(规定)熵公式;三、由标准摩尔熵求化学反应的标准摩尔反应熵;四、化学反应的标准摩尔反应吉布斯自由能;标准摩尔生成吉布斯自由能:;§3-9 热力学基本方程及麦克斯韦关系式;一、热力学基本方程;二、一阶偏导数公式;二、二阶偏导数公式?麦克斯韦关系式;三、其它常用关系式;四、证明热力学公式的一般方法;① 设S
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