题目
3.22已知在100kPa下水的凝固点为0℃,在 -(5)^circ C 时,过冷水的比凝固焓 Delta :h=-|||--322.4Jcdot (g)^-1 ,过冷水和冰的饱和蒸气压分别为 '((H)_(2)0,1)=0.422kPa 及 ^cdot ((H)_(2)O,s)=-|||-0.414kPa。今在100kPa下,有 -(5)^circ C 1kg 的过冷水变为同样温度、压力下的冰,设计可逆途-|||-径,分别按可逆途径计算过程的 Delta S 及 Delta GO
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定可逆途径
为了计算过程的 $\Delta S$ 和 $\Delta G$，我们设计一个可逆途径，即先将过冷水加热到0℃，然后在0℃下凝固成冰，最后将冰冷却到-5℃。这样，我们可以分别计算每个步骤的熵变和吉布斯自由能变。
步骤 2：计算加热过程的熵变和吉布斯自由能变
在加热过程中，过冷水从-5℃加热到0℃。由于温度变化，我们可以使用比热容来计算熵变和吉布斯自由能变。假设比热容为常数，我们可以使用公式 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 3：计算凝固过程的熵变和吉布斯自由能变
在凝固过程中，过冷水在0℃下凝固成冰。我们可以使用比凝固焓来计算熵变和吉布斯自由能变。使用公式 $\Delta S = \frac{\Delta H}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 4：计算冷却过程的熵变和吉布斯自由能变
在冷却过程中，冰从0℃冷却到-5℃。由于温度变化，我们可以使用比热容来计算熵变和吉布斯自由能变。假设比热容为常数，我们可以使用公式 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 5：计算总熵变和总吉布斯自由能变
将每个步骤的熵变和吉布斯自由能变相加，得到总熵变和总吉布斯自由能变。
为了计算过程的 $\Delta S$ 和 $\Delta G$，我们设计一个可逆途径，即先将过冷水加热到0℃，然后在0℃下凝固成冰，最后将冰冷却到-5℃。这样，我们可以分别计算每个步骤的熵变和吉布斯自由能变。
步骤 2：计算加热过程的熵变和吉布斯自由能变
在加热过程中，过冷水从-5℃加热到0℃。由于温度变化，我们可以使用比热容来计算熵变和吉布斯自由能变。假设比热容为常数，我们可以使用公式 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 3：计算凝固过程的熵变和吉布斯自由能变
在凝固过程中，过冷水在0℃下凝固成冰。我们可以使用比凝固焓来计算熵变和吉布斯自由能变。使用公式 $\Delta S = \frac{\Delta H}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 4：计算冷却过程的熵变和吉布斯自由能变
在冷却过程中，冰从0℃冷却到-5℃。由于温度变化，我们可以使用比热容来计算熵变和吉布斯自由能变。假设比热容为常数，我们可以使用公式 $\Delta S = \int \frac{dQ}{T}$ 和 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 来计算。
步骤 5：计算总熵变和总吉布斯自由能变
将每个步骤的熵变和吉布斯自由能变相加，得到总熵变和总吉布斯自由能变。