材料热力学 课件 14-习题课-2

任课教师：王锦程Office：友谊校区创新大厦B-1318Telmail：jchwang@

热力学第二定律及基本关系式的回顾与复习

Clausius不等式

三个判据孤立系统

（一切过程的方向）（自发过程的方向）2/32

或系统与环境交换系统产生2/24重要计算

4个基本过程：简单物理过程（等温、等压、等容），相变、混合方法：基本公式+设计途径

热力学基本关系式

对应系数关系式基本关系式Maxwell关系式一阶偏导数对应二阶偏导数与求导顺序无关3/32

热力学第二定律及基本关系式的回顾与复习

Gibbs-Helmholtz方程

3/24

p1，V1，T1

例题4/24

例题5/24

例题6/24

例题7/24绝热可逆膨胀时

(3)恒温可逆膨胀

例题8/24

例题

9/24

例题

10/24

例题11/247-4.将装有0.1mol乙醚液体的微小玻璃泡,放入35℃,101325Pa,10dm3的恒温瓶中,其中充满N2气。将小玻璃泡打碎后,乙醚完全汽化,此时形成一混合理想气体。已知乙醚在101325Pa时的沸点为35℃,其汽化焓为25.10kJ·mol-1,请分别计算乙醚及氮气变化过程的ΔH和ΔS。

首先计算出气化后乙醚蒸气的压力（对N2而言，初末态不变，其ΔH和ΔS均为0）然后画出框图

作业讲解12/247-5.在一带活塞(设无摩擦无质量)的容器中有氮气0.5mol,容器底部有一密封小瓶,瓶中有液体水1.5mol,整个系统的温度为100℃,压力为101.3kPa。今使小瓶破碎,在维持101.3kPa下水全部蒸发为水蒸气,终态温度仍为100℃。已知水在100℃、101.3kPa下的汽化焓为40.67kJ·mol-1,氮气和水蒸气均按理想气体考虑。求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。

理想气体等温等压混合无混合热作业讲解13/248-5.一定量纯理想气体由同一始态T1、p1、V1分别经绝热可逆膨胀至T2、p2、V2

和经绝热不可逆膨胀至T′2、p′2、V′2。若p2=p′2,试证明V2<V′2。作业讲解T1、p1、V1T2、p2、V2T′2、p′2、V′2

14/24作业10-2.在温度为298K、压力为p

下，C(金刚石)和C(石墨)的摩尔熵分别为2.45和5.71J·K-1·mol-1，其燃烧热分别为-395.40和-393.51kJ·mol-1，其密度分别为3513和2260kg·m-3。试求：(1)在298K及p

下，石墨-金刚石的ΔtrsGm(2861J/mol)；(2)哪一种晶型较为稳定？(3)增加压力能否使稳定的晶体变成不稳定的晶体，

如有可能，则需要加多大的压力？C(石墨，298K，101325Pa)C(金刚石，298K，101325Pa)C(石墨，298K，px)C(金刚石，298K，px)

作业讲解15/24

向真空等温蒸发，W=0

作业讲解16/24

此题总压力不变，等温过程，气化后要分压。水蒸气的分压（72kPa）小于该温度下的饱和蒸汽压，所以可以完全气化。此过程可看作为氮气的等温膨胀、水的气化和水蒸气的等温膨胀三个分过程。（忽略了压力对水的热力学性质的影响）

作业讲解2molN2T1=373KP1=120kPa2molN2T1=373KP1=48kPa3molH2O(l)T1=373KP1=0kPa3molH2O(g)T2=373KP2=101325Pa3molH2O(g)T3=373KP3=72kPa17/24

对理想气体：对范德华气体：作业11-3.作业讲解18/24作业11-5：某实际气体的状态方程pV=n(RT+αp),其中α是只与气体的性质和温度有关的常数。若该气体在定温下进行可逆变压过程。试推导该过程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG与T、p的关系