14非静态过程非平衡态熵变公式doc
本题基本信息
内 容 热学—非静态过程习题 编 码 知识点 非静态过程 非平衡态 熵变公式
适用对象 大学物理类专业(? );大学非物理类专业(? );大专( )
1. 典型例题( );习题( );均可(? )
2. 知识型题( );应用型题(? );扩展型题( ) 题 型
3. 计算题(? );推证题( );编程题( )
要 求 基本题( );基外题(? )
难 度 容易题( );中等题( );较难题(? );难题( )
题目 已知:一绝热容器如图,A、B内各有1mol 理想气体He, O. T=300K, T=600K,2ABP=P=P=1atm.求:(1) 整个系统达到平衡时的温度T和压强p. (2)He, O各自的熵变. AB02
无摩擦可绝热 动导热板
B A
HeO2
300K 600K
参考解答
解题分析 过程经历的状态是非平衡态,所以这是一个非准静态的热力学过程.只能用能量守恒定律,也就是热力学第一定律来讨论.
解题过程
这是有限大温差传热,非准静态过程;并且A(或B)客器内为非等温,非绝热,非等容,非等压.
(1)求平衡时的温度T和压强p:
整体法:将A和B看成一个整体.热一律普遍适用.
Q,0W,0,,E0, ,
所以,. ,,,,EE0AB
利用理想气体内能公式
35 RTTRTT,,,,0,,,,AB22
可得. T,488K
再利用理想气体状态方程求平衡时的压强 p
平衡时,, . pVRT,pVRT,21
的体积.两式相加,得 V、V是平衡时 He、O122
pVRT,2
其中V是总体积.
RTRTTT,ABAB,, ,RVVV,,ABpppAB0
V、V是原来 He、O的体积.得到压强 AB2
2pT22RTRT0 p,,,TT,VTT,ABABRp0
(2) 求 He、O各自的熵变.根据理想气体的熵变公式 2
Tplnln,,,SCR ,,,,pAATpA0
324881.08,,,,,,,,,8.31ln8.31lnJ/K9.45J/K ,,23001,,
Tplnln,,,SCR ,,,,pBBTpB0
524881.08,,,,,,,,,,8.31ln8.31lnJ/K6.68J/K ,,26001,,
整个系统的熵变
,,,,,,,,,,SSS9.45J/K6.68J/K2.77J/K0 ,,,,,,AB
这是有限大温差的传热过程,是不可逆的,当然熵是增加的.