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第 2 题

解离气体循环。四氧化二氮与二氧化氮形成平衡混合物：NX2OX4(g)⇌2 NOX2(g)\ce{N2O4(g) <=> 2 NO2(g)}。将 1.00 mol NX2OX4\ce{N2O4} 置于体积固定为 24.44 dm3^3 的空容器中。298 K 时平衡压力为 1.190 bar；加热至 348 K 时平衡压力升至 1.886 bar。(a) 假设气体为理想气体，计算 298 K 时反应的 ΔG∘\Delta G^{\circ}。(b) 假设 ΔH∘\Delta H^{\circ} 和 ΔS∘\Delta S^{\circ} 不随温度显著变化，计算二者。NX2OX4\ce{N2O4} 的可逆解离可用于动力循环：在 3→43 \to 4 步骤中热混合气体经涡轮可逆绝热膨胀。(c) 假设 CV,mC_{V,m} 恒定且温度从 T3T_3 降到 T4T_4，写出 1 mol 惰性气体（空气）在可逆绝热膨胀 3→43 \to 4 中所做功的方程。
第 5/5 步：绝热膨胀功
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wair=ΔU=CV,m(air) (T3−T4)w_{\text{air}} = \Delta U = C_{V,m}(\text{air})\,(T_3 - T_4)
分析

可逆绝热膨胀中 q=0q = 0，气体所做功等于内能减少：wair=−ΔU=CV,m(T3−T4)w_{\text{air}} = -\Delta U = C_{V,m}(T_3 - T_4)（取输出功为正）。

常见错误. 注意每个温度下都要用理想气体定律重新计算 pinip_{ini}——在 348 K 误用 1.014 bar 会得到错误的 xx。