正常沸点353K和101.3kPa压力下,向真空蒸发为同温、同压的蒸气,已知在该条件下,苯的摩尔汽化焓为ΔvapHm=30.77kJ·mol-1,设气体为理想气体。试求(1)该过程的Q和W;(2)苯的摩尔汽化熵ΔvapSm和摩尔汽化Gibbs自由能ΔvapGm;(3)环境的熵变ΔS环;(4)根据计算结果,判断上述过程的可逆性。解(1)向真空蒸发W=0,ΔU=ΔH-Δ(pV)=ΔH-pΔV=ΔH-nRT=nΔvapHm-nRT==30.77kJ-(1×8.3145×353)×10-3kJ=27.835kJQ=ΔU=27.835kJ(2)ΔvapSm=ΔvapHm/T=(30.77×103/353)J·K-1·mol-1=87.167J·K-1·mol-1ΔvapGm=0(3)ΔS环=-Q系?/T环=-(27.835×103/353)JK-1=-78.853JK-1(4)ΔS隔离=ΔS系+ΔS环=(87.167-78.853)J·K-1·=8.314J·K-1·ΔS隔离>0,过程不可逆。16.1mol单原子理想气体,从始态273K、100kPa,分别经下列可逆变化到达各自的终态,试计算各过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。已知该气体在273K、100kPa的摩尔熵Sm=100J·K-1·mol-1。(1)恒温下压力加倍;(2)恒压下体积加倍;(3)恒容下压力加倍;(4)绝热可逆膨胀至压力减少一半;(5)绝热不可逆反抗50kPa恒外压膨胀至平衡。解(1)理想气体恒温ΔU1=ΔH1=0W1=-Q1=-nRTln(p1/p2)=-[1×8.315×273×ln(1/2)]J=1573JΔS1=nRln(p1/p2)=[1×8.315×ln(1/2)]=-5.763J·K-1。ΔA1=ΔU1-TΔS1=-TΔS1=W1=1573JΔG1=ΔH1-TΔS1=-TΔS1=1573J
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