题目

1 mol N2(g) 可看做理想气体，从始态 298 K、100 kPa，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为 600 kPa，分别求过程的 Q、W、ΔU、ΔH、ΔA、ΔG、ΔS 和 ΔSiso。等温可逆压缩。等外压为 600 kPa 时压缩。

题目解答

答案

(1)−4439.5 J，4439.5 J，0，0，4439.5 J，4439.5 J，−14.90 J⋅K−1，0(2)−12388.6 J，12388.6 J，0，0，4439.5 J，4439.5 J，−14.90 J⋅K−1，26.67 J⋅K−1

解析

步骤 1：等温可逆压缩过程
- 理想气体的等温可逆过程，其内能和焓的变化量为零，即 ΔU = ΔH = 0。
- 等温可逆过程的功 W = -nRT ln(P2/P1)，其中 n 为物质的量，R 为理想气体常数，T 为温度，P1 和 P2 分别为始态和终态的压力。
- 等温可逆过程的热量 Q = -W。
- 等温可逆过程的熵变 ΔS = nR ln(P2/P1)。
- 等温可逆过程的亥姆霍兹自由能变化 ΔA = ΔU - TΔS。
- 等温可逆过程的吉布斯自由能变化 ΔG = ΔH - TΔS。
- 等温可逆过程的孤立熵变 ΔSiso = 0。

步骤 2：等外压为 600 kPa 时压缩过程
- 等外压过程的功 W = -Pext ΔV，其中 Pext 为外压，ΔV 为体积变化量。
- 等外压过程的热量 Q = ΔU - W。
- 等外压过程的内能和焓的变化量为零，即 ΔU = ΔH = 0。
- 等外压过程的熵变 ΔS = nR ln(P2/P1)。
- 等外压过程的亥姆霍兹自由能变化 ΔA = ΔU - TΔS。
- 等外压过程的吉布斯自由能变化 ΔG = ΔH - TΔS。
- 等外压过程的孤立熵变 ΔSiso = -Q/T。