Курсовая работа: Химическая термодинамика

DS₃ =

DS = DS₁ + DS₂ + DS₃ , DS = (28,94 + 11,6 + 1,21) Дж*К^-1 = 41,75 Дж*К^-1

Ответ: 41,75 Дж*К^-1

Пример 3-2

Найдите изменение энтропии газа и окружающей среды, если n молей идеального газа расширяются от объема V₁ до объема V₂ :

А) обратимо,

Б) против внешнего давления р.

Решение:

А) изменение энтропии газа при обратимом изотермическом расширении можно найти с помощью термодинамического определения энтропии с расчетом теплоты расширения по первому закону:

DS_r = Q_обр /T = nRlnV₂ /V₁ .

Т.к. расширение обратимое, то общее изменение энтропии Вселенной равно 0, поэтому изменение энтропии окружающей среды равно изменению энтропии газа с обратным знаком:

DS_окр = -DS_r = -n RlnV₂ /V₁ .

Б) Изменение энтропии газа при необратимом расширении против внешнего давления будет таким же, как и при обратимом расширении. Другое дело – энтропия окружающей среды, которую можно найти, рассчитав с помощью первого закона теплоту, переданную системе:

DS_окр = Q_окр /T = - W/Т = р(V₁ – V₂ )/Т.

В этом выводе использован тот факт, что DU = 0 (т.к.температура постоянна). Работа, совершаемая системой против постоянного давления, равна:

W = р(V₂ – V₁ ),

а теплота, принятая окружающей средой, равна работе, совершенной системой, с обратным знаком. Общее изменение энтропии газа и окружающей среды больше 0:

DS= nRlnV₂ /V₂ + р(V₁ – V₂ )/Т > 0

как и полагается для необратимого процесса.

Пример 3-3

Рассчитайте изменение энтропии 1000 г метанола в результате его замерзания при -105°С. Теплота плавления твердого метанола при -98°С равна 3160 Дж*моль^-1 . Теплоемкость твердого и жидкого метанола равны 55,6 и 81,6 Дж*К^-1 *моль^-1 , соответственно.

Решение:

Необратимый процесс кристаллизации метанола при температуре -105°С можно представить в виде последовательных обратимых процессов:

А) нагревание метанола от –105°С до температуры кристаллизации (-98°С),

Б) кристаллизация метанола при -98°С,

В) охлаждение метанола от -98°С до -105°С:

175 К ж 2 тв

1 3

168 К ж ? тв