题目
3kg 的 mathrm(CO)_2 气体，由 p_1=800kPa、t_1=900^circmathrm(C)，膨胀到 p_2=120kPa、t_2=600^circmathrm(C)，请使用定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。
3kg 的 $\mathrm{CO}_2$ 气体，由 $p_1=800kPa$、$t_1=900^{\circ}\mathrm{C}$，膨胀到 $p_2=120kPa$、$t_2=600^{\circ}\mathrm{C}$，请使用定值比热容求其热力学能、焓和熵的变化。
题目解答
答案
根据定值比热容假设：
1. 热力学能变化：
\[
\Delta U = m c_v (T_2 - T_1) = 3 \times 0.657 \times (-300) = -591.3 \, \text{kJ}
\]
2. 焓变化：
\[
\Delta H = m c_p (T_2 - T_1) = 3 \times 0.846 \times (-300) = -761.4 \, \text{kJ}
\]
3. 熵变化：
\[
\Delta S = m \left[ c_p \ln \left( \frac{T_2}{T_1} \right) - R \ln \left( \frac{p_2}{p_1} \right) \right] = 3 \left[ 0.846 \times (-0.294) - 0.189 \times (-1.897) \right] = 0.3294 \, \text{kJ/K}
\]
最终结果：
\[
\Delta U = -591.3 \, \text{kJ}, \quad \Delta H = -761.4 \, \text{kJ}, \quad \Delta S \approx 0.33 \, \text{kJ/K}
\]