2.21 求1molN2(g)在300K恒温下从2dm3可逆膨胀到40dm3时的体积功Wr。 (1) 假设N2(g)为理想气体;
(2) 假设N2(g)为范德华气体,其范德华常数见附录。 解: 题给过程为 n = 1mol
应用式(2.6.1)
(1) N2(g)为理想气体 p = nRT/V
∴
(2) N2(g)为范德华气体
已知n=1mol a =140.8×10-3Pa·m6·mol-2 b= 39.13×10-6m3·mol-1 所以
2.22 某双原子理想气体1mol从始态350K,200kPa经过如下四个不同过程达到各自的平衡态,求各过程的功W。
(1) 恒温下可逆膨胀到50kPa;
(2) 恒温反抗50kPa恒外压不可逆膨胀; (3) 绝热可逆膨胀到50kPa;
(4) 绝热反抗50kPa恒外压不可逆膨胀。 解: 双原子理想气体
n = 5mol; CV,m =( 5/2)R ; Cp,m = (7/2)R
2.23 5mol双原子理想气体从始态300K,200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPa,再绝热可逆压缩到末态压力200kPa。求末态温度T及整个过程的W,Q,ΔUΔH和ΔH。 解: 理想气体连续pVT变化过程. 题给过程为
由绝热可逆过程方程式得
ΔH = n Cp,mΔT = n Cp,m(T3-T1) = 21.21kJ ΔU = n CV,mΔT = n CV,m(T3-T1) = 15.15kJ
W2 =ΔU = n CV,mΔT = n CV,m(T3-T2) = 15.15kJ ∴ W = W1 + W2 = -2.14kJ
3) 由热力学第一定律得 Q =ΔU-W = 17.29kJ
1) ΔH 和 ΔU 只取决于始末态,与中间过程无关