第三章 热力学第二定律

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1、第三章热力学第二定律3.1 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） 当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。解：卡诺热机的效率为                   根据定义             3.5       高温热源温度，低温热源。今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的。    解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程       3.6  不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机

2、从高温热源吸热时，两热源的总熵变。（1） 可逆热机效率。（2） 不可逆热机效率。（3） 不可逆热机效率。解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义30               因此，上面三种过程的总熵变分别为。3.7  已知水的比定压热容。今有1kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100℃的水，求过程的。（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）   系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。解：

3、熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同                   在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此      30      3.8   已知氮（N2,g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为             将始态为300K，100kPa下1mol的N2(g)置于1000K的热源中，求下列二过程（1）经恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的。    解：在恒压的情况下                   在恒容情况下，将氮（N2,g）看作理想气体            

4、                                                         将代替上面各式中的，即可求得所需各量30                    3.9   始态为，的某双原子理想气体1mol，经下列不同途径变化到，的末态。求各步骤及途径的。（1）   恒温可逆膨胀；（2）   先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至；（3）   先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至。解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，DU=0，因此       

5、      （2）     先计算恒容冷却至使压力降至100kPa，系统的温度T:                          （3）   同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa时系统的温度T:             根据理想气体绝热过程状态方程，30                   各热力学量计算如下                          2.12    2mol双原子理想气体从始态300K，50dm3，先恒容加热至400K，再恒压加热至体积增大到100dm3，求整个过

6、程的。      解：过程图示如下                    先求出末态的温度                    因此，30                    两个重要公式对理想气体      3.17   组成为的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10mol，从始态，绝热可逆压缩至的平衡态。求过程的。      解：过程图示如下                     混合理想气体的绝热可逆状态方程推导如下30                              

7、                      容易得到                    3.18   单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共8mol，组成为，始态。今绝热反抗恒定外压不可逆膨胀至末态体积的平衡态。求过程的。      解：过程图示如下30           先确定末态温度，绝热过程，因此                                                          3.19  常压下将100g，27℃的水与200g，72℃的水在绝热容器中

8、混合，求最终水温t及过程的熵变。已知水的比定压热容。      解：过程图解如下30                       3.21  绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol的200K，50dm3的单原子理想气体A，另一侧为3mol的400K，100dm3的双原子理想气体B。今将容器中的绝热隔板撤去，气体A与气体B混合达到平衡。求过程的。      解：过程图示如下                          系统的末态温度T可求