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物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

第二章热力学第二定律练习题

一、判断题（说法正确否）：

1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。

2．不可逆过程一定是自发过程。

3．熵增加的过程一定是自发过程。

4．绝热可逆过程的?S= 0，绝热不可逆膨胀过程的?S> 0，绝热不可逆压缩过程的?S< 0。5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。

7．平衡态熵最大。

8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。

9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗

10．自发过程的熵变?S > 0。

11．相变过程的熵变可由计算。

12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。

13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变>0，所以该过程为自发过程。

15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。

16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。

18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。

19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。

20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V= 0，此过程温度不变，?U= 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V，因而可得d S = 0，为恒熵过程。

21．是非题：

⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否

⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否

⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点

⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程举一例。

⑸ 1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式：

计算该过程的熵变

22．在100℃、p时，1mol水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成

100℃、p的水蒸气，试计算此过程的?S、?S(环)。

23．的适用条件是什么

24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零

⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程；

⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；

⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；

⑸ 0℃、p时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。

25．a mol A与b mol B的理想气体，分别处于(T,V,p A)与(T,V,p B)的状态，等温等容混合为

(T,V,p)状态，那么?U、?H、?S、?A、?G何者大于零，小于零，等于零

26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2与Cl2混合气体，温度为298K，今用光引发，使其化合为HCl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知(HCl) = ·mol-1，试判断该过程中?U、?H、?S、?A、?G是大于零，小于零，还是等于零

27．在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1mol N2，其状态分别为298K、p0与298K、10p0，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、?U、?H、?S中，哪些为零

二、单选题：

1．适合于下列过程中的哪一个

(A) 恒压过程；(B) 绝热过程；(C) 恒温过程； (D) 可逆相变过程。

2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：

(A) 跑的最快； (B) 跑的最慢；(C) 夏天跑的快；(D) 冬天跑的快。

3．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是什么

(A) 不变；(B) 可能增大或减小；(C) 总是增大；(D) 总是减小。

4．对于克劳修斯不等式，判断不正确的是：

(A) 必为可逆过程或处于平衡状态；

(B) 必为不可逆过程；

(D) 违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。

5．下列计算熵变公式中，哪个是错误的：

(A) 水在25℃、p0下蒸发为水蒸气：；

(B) 任意可逆过程：；

(D) 在等温等压下，可逆电池反应：。

6．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变?S= l0 J·K-1，若该变化中所

做的功仅为相同终态最大功的，该变化中从热源吸热多少

(A) 5000 J ；(B) 500 J ；(C) 50 J ；(D) 100 J 。

7．1mol双原子理想气体的是：

(A) ；(B) ；(C) ；(D) 2R。

8．理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变：

(A) ?S(体) > 0，?S(环) > 0 ；(B) ?S(体) < 0，?S(环) < 0 ；

9．一理想气体与温度为T的热源接触，分别做等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀到达同一终态，已知，下列式子中不正确的是：

(A) ；(B) ；(C) ；

(D) (等温可逆)，(不等温可逆)。

10．计算熵变的公式适用于下列：

(A) 理想气体的简单状态变化；(B) 无体积功的封闭体系的简单状态变化过程；

11．实际气体CO2经节流膨胀后，温度下降，那么：

(A) ?S(体) > 0，?S(环) > 0 ；(B) ?S(体) < 0，?S(环) > 0 ；

12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为：

(A) ；(B) 331 ；(C) ；(D) 。

13．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：

(A) 图⑴；(B) 图⑵；(C) 图⑶；(D) 图⑷。

14．某体系等压过程A→B的焓变?H与温度T无关，则该过程的：

(A) ?U与温度无关；(B) ?S与温度无关；

15．等温下，一个反应a A + b B = d D + e E的?r C p = 0，那么：

(A) ?H与T无关，?S与T无关，?G与T无关；

(B) ?H与T无关，?S与T无关，?G与T有关；

(D) ?H与T无关，?S与T有关，?G与T无关。

16．下列过程中?S为负值的是哪一个：

(A) 液态溴蒸发成气态溴；(B) SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l) ；

17．熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论中不正确的是：

(A) 同一种物质的；

(B) 同种物质温度越高熵值越大；

(D) 0K时任何纯物质的熵值都等于零。

18．25℃时，将升O2与升N2混合成升的混合气体，该过程：

(A) ?S > 0，?G < 0 ；(B) ?S < 0，?G < 0 ；

19．有一个化学反应，在低温下可自发进行，随温度的升高，自发倾向降低，这反应是：(A) ?S > 0，?H > 0 ；(B) ?S > 0，?H < 0 ；(C) ?S< 0，?H> 0 ；(D)?S < 0，?H < 0 。

20．?G = ?A的过程是：

(A) H2O(l,373K,p0)H2O(g,373K,p0) ；

(B) N2(g,400K,1000kPa)N2(g,400K,100kPa) ；

(D) Ar(g,T,p0)Ar(g,T+100,p0) 。

21．等温等压下进行的化学反应，其方向由?r H m和?r S m共同决定，自发进行的反应应满足下列哪个关系式：

(A) ?r S m = ?r H m/T；(B) ?r S m> ?r H m/T ；

22．等容等熵条件下，过程自发进行时，下列关系肯定成立的是：

(A) ?G < 0 ；(B) ?F < 0 ；(C) ?H < 0 ；(D) ?U < 0 。

23．实际气体节流膨胀后，其熵变为：

(A)；(B)；(C)；(D)。

24．一个已充电的蓄电池以 V输出电压放电后，用 V电压充电使其回复原状，则总的过程热力学量变化：

(A) Q < 0，W > 0，?S > 0，?G < 0 ；(B) Q < 0，W < 0，?S < 0，?G < 0 ；

25．下列过程满足的是：

(A) 恒温恒压(273 K，101325 Pa)下，1mol 的冰在空气升华为水蒸气；

(B) 氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀；

(C)理想气体自由膨胀；

(D) 绝热条件下化学反应。

26．吉布斯自由能的含义应该是：

(A) 是体系能对外做非体积功的能量；

(B) 是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；

(D) 按定义理解G = H - TS 。

27．在 -10℃、下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以适用：

(A) ?U = T?S； (B) ； (C) ?H = T?S + V?p； (D) ?G T,p = 0。

28．对于封闭体系的热力学，下列各组状态函数之间的关系中正确的是：

(A) A > U；(B) A < U；(C) G < U；(D)

H < A。

29．、101325Pa的水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为、101325Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个作为过程方向的判据：

(A) ?U；(B) ?A；(C) ?H；(D) ?G。30．热力学基本方程 d G = -S d T + V d p，可适应用下列哪个过程：

(A) 298K、标准压力下，水气化成蒸汽；(B) 理想气体向真空膨胀；

31．下列过程可用计算的是：

(A) 恒温恒压下无非体积功的化学反应；(B) 恒温恒压下可逆原电池反应；

32．1mol范德华气体的应等于：

(A) ；(B) ；(C) 0 ；(D) 。

33．n摩尔理想气体的的值等于：

(A) ；(B) ；(C) ；(D) 。

34．下列各量中哪个是偏摩尔量：

(A) ；(B) ； (C) ；(D) 。

35．对多组分体系中i物质的偏摩尔量，下列叙述中不正确的是：

(A) X i是无限大量体系中i物质每变化1mol时该系统容量性质X的变化量；

(B) X为容量性质，X i也为容量性质；

36．对于吉布斯－杜亥姆公式，下列叙述不正确的是：

(A) X = ∑n B X B；(B) ∑n B d X B = 0 ；

④100℃、2p0H2O(g)；⑤101℃、p0H2O(l)；⑥101℃、p0H2O(g) 。它们化学势高低顺序是：

(A) μ2 > μ4 > μ3 > μ1 > μ5 > μ6；(B) μ6> μ5> μ4> μ3> μ2> μ1；

μ5。

38．在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是：

(A) ?S = 0 ；(B) ?U = 0 ；(C) ?A = 0；(D) ?G = 0 。39．对于双原子分子的理想气体，应等于：

(A) ；(B) ；(C) ；(D) 。

40．任一单组分体系，恒温下，其气(g)、液(l)态的化学势(μ)与压力(p)关系图正确是：

(A) (1) ；(B) (2) ；(C) (3) ；(D) (4) 。

三、多选题：

1．在以下偏导数中，大于零的有：

(A)； (B)； (C)； (D)； (E)。

2．由热力学基本关系式，可导出等于：

(A)；(B) -p；(C)；(D)；(E)。

3．体系的始态与终态之间有两种途径：A为可逆途径；B为不可逆途径。以下关系中不正确的是：

(A) ?S A = ?S B；(B) ∑δQ A/T = ∑δQ B/T；(C) ?S B = ∫δQ B/T；

(D) ?S A = ∫δQ A/T；(E) ?S B = ∫δQ A/T。

4．下列过程中，那些过程的?G > 0：

(A) 等温等压下，H2O(l,375K,p0)H2O(g,375K,p0) ；

(B) 绝热条件下，H2(g,373K,p0)H2(g,300K, ；

(D) 等温等压下，Zn + CuSO4(aq)ZnSO4(aq) + Cu ；

(E) 等温等压下，m CO2 + n H2O碳水化合物。

5．化学反应在等温等压下能自发进行的判据是：

(A) ?S> 0 ； (B) ?G ≤W' ； (C) ?A< 0 ； (D) ∑νBμB< 0 ； (E) ?H< 0 。

6．在O2(理想气体) 的如下过程中，属于等熵过程的是：

(A) 绝热恒容过程；(B) 等温可逆膨胀过程；

(D) 。

7．等温等压下，反应的热力学可能性随温度降低而增大的是：

(A) Zn(s) + H2SO4(aq)ZnSO4 + H2(g,p0) ；

(B) Zn(s) + CuSO4(aq)ZnSO4(aq) + Cu(s) ；

(D) C2H4(g) + H2(g)C2H6(g,p0) ；

(E) CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) + 2H2O(l) 。

8．下列过程中，?S(系) < 0，?S(环) > 0，?S(总) > 0 的过程是：

(A) 等温等压H2O(l,270K,p0)H2O(s,270K,p0) ；

(B) 等温等压H2O(l,373K,p0)H2O(g,373K,p0) ；

(D) n mol理想气体恒外压等温压缩过程；

(E) 1000K CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g) 。

9．378K、p0下，过热水的下列哪个物理量小于同温同压下水蒸气：

(A) H m；(B) G m；(C) μ ；(D) S m；(E) A m。

10．下列过程中，?G > 0 的是：

(A) 等温等压H2O(l,268K,p0)H2O(s,268K,p0) ；

(B) 等温等压H2O(l,383K,p0)H2O(g,383K,p0) ；

(D) 等温等压H2O(l,373K,H2O(g,373K, ；

(E) 等温等压H2O(g,373K,50kPa)H2O(l,373K,50kPa) 。

11．常压下 -10℃过冷的水变成 -10℃的冰，在此过程中，体系的?G与?H如何变化：

(A) ?G < 0，?H > 0 ；(B) ?G > 0，?H > 0 ；(C) ?G = 0，?H = 0 ；

(D) ?G < 0，?H < 0 ；(E) ?G = 0，?H < 0 。

12．在383K、p0下，1mol过热水蒸汽凝结成水，则体系、环境及总熵变为：

(A) ?S(体) < 0，?S(环) < 0，?S(总) < 0 ；(B) ?S(体) < 0，?S(环) > 0，?S(总) > 0 ；

(E) ?S(体) > 0，?S(环) < 0，?S(总)=0 。

四、主观题：

1．根据热力学第一定律，不作非体积功时，δQ = d U + p d V及

，用全微分判别式证明Q不是状态函数。

2．证明：。

3．证明：。

4．1mol理想气体，其始态为A(p1,T1)，终态为B(p2,T2)，进行了如图的变化：ACB ；AB 。

请证明：⑴Q3 ≠Q1 + Q2；⑵?S3 = ?S1 + ?S2。

5．证明：。

6．1mol单原子理想气体，由298K、5p0的始态膨胀到压力为p0的终态，经过下列途径：⑴等温可逆膨胀；⑵外压恒为p0的等温膨胀；⑶绝热可逆膨胀；⑷外压恒为p0的绝热膨胀。计算各途经的Q、W、?U、?H、?S、?A与?G 。

巳知(298K) = 126 J·K-1·mol-1 。

7．100℃、p0下，1mol水向真空气化成气体，终态是100℃、。求此过程的Q、W、?U、?H、?S、?G和?A。巳知水在100℃、p0时的摩尔气化热为40670 J·mol-1。

8．在25℃、p0下，若使1mol铅与醋酸铜溶液在可逆情况下作用，得电功 J，同时吸热 J，计算过程的?U、?H、?S、?A、?G。

9．如图所示的刚性绝热体系，求抽去隔板达平衡后体系熵变?S。

10．计算 -10℃、p0下，1mol过冷水凝结成冰时，过冷水与冰的饱和蒸气压之比：。巳知C p,m(水) = J·K-1·mol-1，C p,m(冰) = J·K-1·mol-1，冰的熔化热?H m= 6032 J·mol-1。

11．将处于标准状态下的纯氢气，氮气和氨气混合，在标准状态下形成1mol的混合物，其组成为：20% N2、50% H2、30% NH3。计算混合过程的?S 。

12．在甲醇脱氢生产甲醛中，发现银催化剂的活性逐渐消失，此现象是否是由于有Ag2O

生成所致巳知反应在550℃、p o下进行，有关数据如下：

(Ag2O，298K) = J·mol-1；(Ag2O，298K) = -30585 J·mol-1；

C p,m(Ag) = J·K-1·mol-1；C p,m(Ag2O) = J·K-1·mol-1；C p,m(O2) = J·K-1·mol-1。13．1mol水在p0、100℃时，先从液态变成p0、100℃的蒸气，然后再变成、200℃的蒸气。计算此过程的?G。

蒸气为理想气体，巳知水蒸气的C p,m= J·K-1·mol-1，(298K) = J·K-1·mol-1。14．10mol H2(理想气体)，C V,m= J·K-1·mol-1，在298K、p o时绝热可逆地压缩到10p0，计算该过程的Q、W、?U、?H、?S、?A和?G。巳知(298K) = J·K-1·mol-1。

15．计算符合状态方程的1mol气体从(p1，V1)恒温可逆膨胀到(p2，V2)

时的W、Q、?U、?H、?S、?A和?G。(用V1、V2来表示) 。

第二章热力学第二定律练习题答案

一、判断题答案：

1．对。

2．错，如绝热不可逆压缩过程。

3．错，理想气体的等温可逆膨胀ΔS > 0。

4．第1，2个结论正确，第3个结论错。

5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6．错，环境的熵变应加在一起考虑。

7．错，要在隔离系统中平衡态的熵才最大。

8．错。

9．不矛盾，因气体的状态变化了。

10．错，如过冷水结冰。

11．错，必须可逆相变才能用此公式。

12．错，系统的熵除热熵外，还有构型熵。当非理想气体混合时就可能有少许热放出。13．对。

14．错。未计算环境的熵变；

15．错，如过冷水结冰，ΔS < 0，混乱度减小，

16．错，必须在等温、等压，W’ = 0的条件下才有此结论。

17．错，若有非体积功存在，则可能进行，如电解水。

18．错，此说法的条件不完善，如在等温条件下。

19．错，不满足均相系统这一条件。

20．错，不可逆过程中δW ≠ -p d V。

21．是非题：(1)对；(2)不对；(3)不能；

(4)有，如NH4Cl溶于水，或气体绝热不可逆膨胀；(5)可以。

22．ΔS= ΔH/T，ΔS(环) = -ΔU/T；

23．1mol理想气体，等温过程，V1=V2过程；

24．(1) ΔU= ΔH = 0；(2) ΔH = 0；(3) ΔS = 0；(4) ΔU = 0；

(5) ΔG = 0；(6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。

25．ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG均为0 ；

26．ΔU = 0，ΔS > 0，ΔH > 0，ΔA < 0，ΔG无法确定；

27．W、Q、ΔU、ΔH = 0，ΔS > 0。V1 = RT/10 ，V2 = RT

V= ?(V1+V2) = 11RT/22 ，ΔS1 = R ln(V/V1) = R ln(11/2)

ΔS2 = R ln(V/V2) = R ln(11/20) ，ΔS= ΔS1+ΔS2 = R ln(121/40) > 0 。

二、单选题答案：

1. D；

2. B；

3. C；

4. C；

5. D；

6. B；；8. C；9. A；；；；；；；；；；；；

；；；；；；；；；；

；；；；；；；；；。

三、多选题答案：

1. CD ；

2. BC ；

3. BC ；

4. CE ；

5. CD ；

6. CD ；

7. DE ；8. AD ；9. AD ；10. DE ；11. D ；12.

D 。

四、主观题答案：

1．证明：将 d U代入第一定律表达式中：

因，

∴

又∵

(1) ≠ (2) ，所以δQ不具有全微分，Q不是状态函数。

2．证明：U = f(T，p) ，∴

又∵ d U = T d S-p d V ，∴

在等温下： d T = 0 ，∴

等温下两边同除以 d p：

又∵，∴

3．证明：等压下，，∴。

∴，

由麦克斯韦关系式：，则

代入，得：。

4．证明：(1) 由于内能是状态函数，所以：ΔU3= ΔU1+ ΔU2

∵ΔU = Q + W，∴Q3 + W3 = (Q1 + W1) + (Q2 + W2)，

即Q3-(Q1 + Q2) = (W1 + W2)-W3

由图上可知：(W1 + W2)-W3 = W1-W3= ΔABC的面积≠ 0

∴Q3-( Q1 + Q2) ≠ 0，Q3 ≠Q1 + Q2

(2) 由公式：

设 C 点温度为T'，(在等压下)，(在恒容下)

∴ΔS3= ΔS1+ ΔS2

5．证明：

∵，∴

则

6．解：(1)等温过程：ΔU= ΔH = 0，

(2) ΔU= ΔH = 0，

(3)

(4)

7．解：

∵p = 0，∴W = 0，设计如图，按1，2途经计算：

Q1= ΔH1 = 40670 J ，Q2 = - W2 = = J

W1 = -p(V g-V l) = -pV g = -RT = -3101 J，W2 = J

Q' = Q1 + Q2 = 40670 + = J，W' = W1 + W2 = = J

ΔU = Q'-W' = = 37569 J

ΔH2 = 0，ΔH= ΔH1 = 40670 J，向真空膨胀：W = 0，Q= ΔU = 37569 J ΔS= ΔS1+ ΔS2= = + = J·K-1

ΔG= ΔH - TΔS = 40670 - 373 × = J

ΔA = ΔU + TΔS = 37569 - 373 × = J

8．解：Pb + Cu(Ac)2 → Pb(Ac)2 + Cu ，液相反应，p、T、V均不变。

W' = ，Q = J，W(体积功) = 0，W = W'

ΔU = Q + W = = J

ΔH= ΔU+ Δ(pV) = ΔU= J ΔS= = 213635/298 = J·K-1

ΔA = ΔU - TΔS = J，ΔG = J

9．解：确定初始和终了的状态

初态：

终态：关键是求终态温度，绝热，刚性，ΔU = 0

即： 2 ×× = 1 ××，∴T2 = K

V2 = = + = m3

He m3， K ) → ( m3， K )

H2 m3， K ) → ( m3， K )

所以：

同理：

∴ΔS = + = + = J·K

10．解：

ΔH= ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 = × 10) - 6032 - × 10) = J

ΔS= ΔS1 + ΔS2 + ΔS3= × -+ × = J·K-1

ΔG= ΔH-TΔS = - + 263 × = J

ΔG≈ΔG2 = - RT×

= = = ，=

11．解：用公式ΔS = -R∑n i ln x i

= - ×× + × + ×= J·K-1

12．解：

ΔC p= × × = J·K-1

ΔH T = ∫ΔC p d T + Const = + Const，∵T = 298K 时，ΔH298 = -30585Ｊ代入，求得：Const = -29524，ΔH T = - 29524，代入吉-赫公式，

积分，

恒温恒压下，ΔG > 0，反应不能自发进行，因此不是形成 Ag2O 所致。13．解：

ΔG1 = 0 ；ΔG2= = × 373 × = J

ΔH3 = C p,m× (473 - 373) = × 100 = 3358 J

ΔG3= ΔH3 - (S2T2 - S1T1) = 3358 - ×473 –×373) = J

ΔG= ΔG2+ ΔG3 = - = -22766 J = kJ

14．解：

Q = 0，W= ΔU = n C V,m(T2-T1) = 10 ×R ×(576 - 298) = kJ

ΔU = kJ，ΔH = n C p m(T2-T1) = 10 ×R ×(576 - 298) = kJ

ΔS = 0 ，ΔG= ΔH - S m,298ΔT = - 10 ×× (576 - 298) × 10--3 =

ΔA= ΔU - SΔT = kJ

15．解：这类题目非常典型，计算时可把热力学量分为两类：一类是状态函数的变化，包括ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，计算时无需考虑实际过程；另一类是过程量，包括Q、W，不同的过程有不同的数值。

先求状态函数的变化，状态变化为：(p1,V1,T1) → (p2,V2,T2)

d U = T d S - p d V ，

对状态方程而言：

∴

所以：

又

再求过程量，此时考虑实际过程恒温可逆：

对于恒温可逆过程：

热力学第二定律思考题

1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？答：前半句是对的，但后半句是错的。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。 2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与热力学第二定律矛盾呢？答：不矛盾。Claususe说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。 4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5．对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗？

答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。 6．相变过程的熵变，可以用公式H S T ??=来计算，这说法对吗？答：不对，至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，H ?是可逆相变时焓的变化值（,R p H Q ?=），T 是可逆相变的温度。 7．是否,m p C 恒大于,m V C ? 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。 8．将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液态苯，凝固成同温、同压的固态苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？答：可以用等压、可逆变温的方法，绕到苯的凝固点278.7 K ，设计的可逆过程如下：分别计算（1），（2）和（3），三个可逆过程的热力学函数的变化值，加和就等于过冷液态苯凝固这个不可逆过程的热力学函数的变化值。用的就是状态函数的性质：异途同归，值变相等。 9．在下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 的数值，哪些等于零？哪些函数的值相等？ (1) 理想气体真空膨胀 (2) 实际气体绝热可逆膨胀 (3) 水在正常凝固点时结成冰 (4) 理想气体等温可逆膨胀 (5) H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中生成水 (6) 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达成平衡 6666(2)6666C H (l,268.2 K,101.3 kPa)C H (s,268.2 K,101.3 kPa) (1) (3) C H (l,278.7 K,101.3 kPa) C H (s,278.7 K,101.3 kPa)→↓等压可逆升温等压可逆降温 ↑

(例题)工程热力学习题第二章复习题及答案

【例2-3】方程d pdv δμ=+与dq du w δ=+有何不同？答：前者适用于可逆过程，因为pdv 只能计算可逆过程的功；后者适用于任何过程。【例2-4】焓的物理意义是什么? 答：焓的物理意义可以理解如下：当工质流进系统时，带进系统的与热力状态有关的能量有内能μ与流动功pv ，而焓正是这两种能量的和。因此,焓可以理解为工质流动时与外界传递的与其热力状态有关的总能量。但当工质流不流动时，pv 不再是流动功，但焓作为状态参数仍然存在。此时，它只能理解为三个状态参数的组合。热力装置中，工质大都是在流动的过程中实现能量传递与转化的，故在热力计算中，焓比内能应用更广泛，焓的数据表（图）也更多。【例2-5】说明热和功的区别与联系。答：热和功都是能量的传递形式。它们都是过程量，只有在过程进行时才有热和功。热式由于温度不同引起的系统与环境之间的能量交换，而功是由于温差以外（只要是力差）的驱动力引起的系统与环境之间的能量交换。在微观上，热量是物质分子无规则运动的结果，而功是物质分子有序运动的结果。功在任何情况下可以完全转变为热，而热在不产生其他影响的情况下不可能完全完全转变为功。【2-6】下列说法是否正确？（1）机械能可完全转化为热能。而热能却不能完全转化为机械能。（2）热机的热效率一定小于1。（3）循环功越大，热效率越高。（4）一切可逆热机的热效率都相等。（5）系统温度升高的过程一定是吸热过程。（6）系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（7）系统吸热，其熵一定增大;系统放热，其熵一定减小。（8）熵产大于零的过程必为不可逆过程。答：（1）对于单个过程而言，机械能可完全转化为热能，热能也能完全转化为机械能，例如定温膨胀过程。对于循环来说，机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。（2）热源相同时，卡诺循环的热效率是最高的，且小于1，所以一切惹急的热效率均小于1。（3）循环热效率是循环功与吸热量之比，12 11 t q q w q q η-= =，即热效率不仅与循环功有关，还与吸热量有关。因此循环功越大，热效率不一定高。（4）可逆热机的热效率与其工作的热源温度有关，在热源相同的情况下，一切可逆热机的热效率相等。（5）系统温度的升高可以通过对系统做功来实现，例如系统的绝热压缩过程，气体温度是升高的。（6）S Q d T δ>> ，系统经历不可逆放热过程，熵可以减小；系统经历不可逆循环，熵不变。只有孤立系统的熵只能增加。系统经历绝热不可逆过程，熵一定增大。（7）S f g d dS dS =+，而0g dS ≥。系统吸热，0f dS >，所以熵一定增加；系统放热时， 0f dS <，此时要比较g dS 与f dS 的大小，因此熵不一定减小。

第二章热力学第二定律

第二章热力学第二定律一、单选题 1) 理想气体绝热向真空膨胀，则（） A. ?S = 0，?W = 0 B. ?H = 0，?U = 0 C. ?G = 0，?H = 0 D. ?U =0，?G =0 2) 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是（） A. W = 0 B. Q = 0 C. ?S > 0 D. ?H = 0 3) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则（） A. 可以从同一始态出发达到同一终态。 B. 不可以达到同一终态。 C. 不能确定以上A、B中哪一种正确。 D. 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定。 4) 1mol，100℃及p?下的水向真空蒸发为p?，373K的水蒸汽，过程的△A为( )K J A. 0 B. 0.109 C.-3.101 D.40.67 5) 对于封闭体系的热力学，下列各组状态函数之间的关系中正确的是：（） (A) A > U； (B) A < U； (C) G < U； (D) H < A。 6) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内，其中左气室内氧气状态为p1=101.3kPa，V1=1dm3,T1=273.2K;右气室内状态为p2=101.3kPa,V2=1dm3,T2=273.2K；现将气室中间的隔板抽掉，使两部分气体充分混合。此过程中氧气的熵变为： ( ) A. ?S >0 B. ?S <0 C. ?S =0 D. 都不一定 7)1mol理想气体向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系、环境和孤立体系的熵变分别为( )J·K-1 A. 19.14, -19.14, 0 B. -19.14, 19.14, 0 C. 19.14, 0, 19.14 D. 0 , 0 , 0 8) 1 mol，373 K，p?下的水经下列两个不同过程变成373 K，p?下的水蒸汽，(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发，这两个过程中功和热的关系为：( ) (A) W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1> Q2 (C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2 9)封闭系统中, W'= 0，恒温恒压下的化学反应可用( )计算系统的熵变. A. ΔS＝Q／T; B. ΔS＝ΔH／T; C. ΔS＝(ΔH－ΔG)／T D. ΔS＝nRln( V2／V1) 10) 理想气体经历等温可逆过程，其熵变的计算公式是：( ) A. ?S =nRT ln(p1/p2) B. ?S =nRT ln(V2/V1) C. ?S =nR ln(p2/p1) D. ?S =nR ln(V2/V1) 11) 固体碘化银(AgI)有α和β两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为419.7K，由α型转化为β型时，转化热等于6462J·mol-1，由α型转化为β型时的熵变?S 应为：( ) J·K-1 A. 44.1 B. 15.4 C. －44.1 D. －15.4 12) dA= -SdT-PdV适用的过程是（）。 A．理想气体向真空膨胀B．-10℃，100KPa下水凝固为冰 C．N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g)未达平衡D．电解水制取氧 13) 封闭系统中发生等温等压过程时,系统的吉布斯函数改变量△G等于（） A.系统对外所做的最大体积功, B. 可逆条件下系统对外所做的最大非体积功, C.系统对外所做的最大总功, D. 可逆条件下系统对外做的最大总功. 14) 在p?下，373K的水变为同温下的水蒸汽。对于该变化过程，下列各式中哪个正确：( ) A.?S体+?S环> 0 B. ?S体+?S环 < 0 C.?S体+?S环 = 0 D. ?S体+?S环的值无法确定 15) 某体系等压过程A→B的焓变?H与温度 T无关，则该过程的：（） (A) ?U与温度无关 (B) ?S与温度无关 (C) ?A与温度无关；(D) ?G与温度无关。 16) 1mol理想气体从p1,V1,T1分别经：(1) 绝热可逆膨胀到p2,V2,T2；(2) 绝热恒外压下膨胀到p2′,V2′,T2′，若p2 = p2′ 则：( ) A.T2′= T2, V2′= V2, S2′= S2 B.T2′> T2, V2′< V2, S2′< S2 C.T2′> T2, V2′> V2, S2′> S2 D.T2′< T2, V2′< V2, S2′< S2

热力学第二定律练习题及答案

热力学第二定律练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( ) 2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =－S d T ＋V d p ＋d n B ，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。（） 3、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。 ( ) 4、隔离系统的熵是守恒的。（） 5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（） 6、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（） 7、定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。 ( ) 8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W ’<0，且有W ’>G 和G <0，则此状态变化一定能发生。（） 9、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。（） 10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。（） 11、如果一个化学反应的r H 不随温度变化，则其r S 也不随温度变化，（） 12、在多相系统中于一定的T ，p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。（） 13、在10℃， kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。（） 14、理想气体的熵变公式只适用于可逆过程。（） 15、系统经绝热不可逆循环过程中S = 0，。（）二、选择题 1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(A /T )V 值是：（）（1）大于零（2）小于零（3）等于零（4）不确定 2、从热力学四个基本过程可导出V U S ??? ????=（） (1) (2) (3) (4) T p S p A H U G V S V T ???????????? ? ? ? ????????????? 3、1mol 理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。在下列结论中何者正确（）

第五章--热力学基础Word版

第五章热力学基础一、基本要求 1．掌握理想气体的物态方程。 2．掌握内能、功和热量的概念。 3．理解准静态过程。 4．掌握热力学第一定律的内容，会利用热力学第一定律对理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能增量进行计算。 5．理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系。掌握卡诺循环系统效率的计算，会计算其它简单循环系统的效率。 6．了解热力学第二定律和熵增加原理。二、本章要点 1．物态方程理想气体在平衡状态下其压强、体积和温度三个参量之间的关系为 RT M m PV = 式中是m 气体的质量，M 是气体摩尔质量。 2．准静态过程准静态过程是一个理想化的过程，准静态过程中系统经历的任意中间状态都是平衡状态，也就是说状态对应确定的压强、体积、和温度。可用一条V P -曲线来表示 3．内能是系统的单值函数，一般气体的内能是气体温度和体积的函数),(V T E E =，而理想气体的内能仅是温度的函数)(T E E =。 4．功、热量做功和传递热量都能改变内能，内能是状态参量，而做功和传递热量都与过程有关。气体做功可表示为 ?=2 1 V V PdV W 气体在温度变化时吸收的热量为 T C M m Q ?= 5．热力学第一定律在系统状态发生变化时，内能、功和热量三者的关系为 W E Q +?= 应用此公式时应注意各量正负号的规定：0>Q ，表示系统吸收热量，0?E 表示内能增加，0W 系统对外界做功，0

6．摩尔热容摩尔热容是mol 1物质在状态变化过程中温度升高K 1所吸收的热量。对理想气体来说 dT dQ C V m V = , dT dQ C P m P =, 上式中m V C ,、m P C ,分别是理想气体的定压摩尔热容和定体摩尔热容，两者之差为 R C C m V m P =-,, 摩尔热容比：m V m P C C ,,/=γ。 7．理想气体的几个重要过程 8．循环过程和热机效率（1）循环过程系统经过一系列变化后又回到原来状态的过程，称为循环过程。（2）热机的效率吸放吸净Q Q Q W - == 1η （3）卡诺循环卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。其效率为 1 2 1T T - =η 工作在相同的高温热源和相同低温热源之间的热机的效率与工作物质无关，且以可逆卡诺热机的效率最高。

热力学第二定律习题解答

第八章热力学第二定律一选择题 1. 下列说法中，哪些是正确的( ) （1）可逆过程一定是平衡过程；（2）平衡过程一定是可逆的；（3）不可逆过程一定是非平衡过程；（4）非平衡过程一定是不可逆的。 A. (1)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2)、(3)、(4) 解：答案选A。 2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确的是( ) (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程； (2) 准静态过程一定是可逆过程； (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；

(4) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。 A. (1)、(2) 、(3) B. (1)、(2)、(4) C. (1)、(4) D. (2)、(4) 解：答案选C。 3. 根据热力学第二定律，下列哪种说法是正确的( ) A．功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功； B．热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体； C．气体能够自由膨胀，但不能自动收缩；D．有规则运动的能量能够变成无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变成有规则运动的能量。解：答案选C。 4 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：

( ) A. 温度不变，熵增加； B. 温度升高，熵增加； C. 温度降低，熵增加； D. 温度不变，熵不变。解：绝热自由膨胀过程气体不做功，也无热量交换，故内能不变，所以温度不变。因过程是不可逆的，所以熵增加。故答案选A 。 5. 设有以下一些过程，在这些过程中使系统的熵增加的过程是( ) (1) 两种不同气体在等温下互相混合； (2) 理想气体在等体下降温； (3) 液体在等温下汽化； (4) 理想气体在等温下压缩； (5) 理想气体绝热自由膨胀。 A. (1)、(2)、(3) B. (2)、(3)、(4) C. (3)、(4)、(5) D. (1)、(3)、(5) 解：答案选D。

大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案

热力学第二定律课后习题答案习题1 在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600 K 。求整个过程的?S 为若干？已知C V ,m ,A = 1.5 R ，C V ,m ,B = 2.5 R [题解] ?? ? ??B(g)2mol A(g)2mol ，，纯态 3001001K kPa ，（） ?→???? 混合态，，2mol A 2mol B 100kPa 300K 1 +==?? ? ????p T 定容（） ?→??2 混合态，，2mol A 2mol B 600K 2 +=??? ??T ?S = ?S 1 + ?S 2，n = 2 mol ?S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ?S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 所以?S = 6nR ln2= ( 6 ? 2 mol ? 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1 [导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。习题2 2 mol 某理想气体，其定容摩尔热容C v ，m =1.5R ，由500 K ，405.2 kPa 的始态，依次经历下列过程： (1)恒外压202.6 kPa 下，绝热膨胀至平衡态； (2)再可逆绝热膨胀至101.3 kPa ； (3)最后定容加热至500 K 的终态。试求整个过程的Q ，W ，?U ，?H 及?S 。 [题解] （1）Q 1 = 0，?U 1 = W 1， nC V ,m （T 2－T 1）)( 1 1 22su p nRT p nRT p --=， K 4005 4 6.2022.405)(5.1122121 1 212====-= -T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，

物理化学第二章热力学第一定律

第二章热力学第一定律一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。二．把握学习要点的建议学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云，降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外，其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热）的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为

广大复习资料之工程热力学第2章思考题答案复习过程

第二章气体的热力性质思考题 2-1 容器内盛有一定量的理想气体，如果将气体放出一部分后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参数能否按状态方程表示为下列形式：（a ）222111T v P T v P = （b ）2 22111T V P T V P = 答：放气前、后两个平衡状态之间参数能按方程式（a ）形式描述，不能用方程式（b ）描述，因为容器中所盛有一定量的理想气体当将气体放出一部分后，其前、后质量发生了变化，根据1111RT m v p =，2222RT m v p =，而21m m ≠可证。 2-3 一氧气瓶内装有氧气，瓶上装有压力表，若氧气瓶内的容积为已知，能否算出氧气的质量。答：能算出氧气的质量。因为氧气是理想气体，满足理想气体状态方程式mRT PV =。根据瓶上压力表的读数和当地大气压力，可算出氧气的绝对压力P ，氧气瓶的温度即为大气的温度；氧气的气体常数为已知；所以根据理想气体状态方程式，即可求得氧气瓶内氧气的质量。 2-4 夏天，自行车在被晒得很热的马路上行驶时，为何容易引起轮胎爆破？答：夏天自行车在被晒得很热的马路上行驶时，轮胎内的气体（空气）被加热，温度升高，而轮胎的体积几乎不变，所以气体容积保持不变，轮胎内气体的质量为定值，其可视为理想气体，根据理想气体状态方程式mRT PV =可知，轮胎内气体的压力升高，即气体作用在轮胎上的力增加，故轮胎就容易爆破。 2-5 气瓶的体积为5L ，内有压力为101325Pa 的氧气，现用抽气体积为0.1L 的抽气筒进行抽气。由于抽气过程十分缓慢，可认为气体温度始终不变。为了使其压力减少一半,甲认为要抽25次,他的理由是抽25次后可抽走25×0.1L=2.5L 氧气，容器内还剩下一半的氧气,因而压力就可减少一半;但乙认为要抽50次，抽走50×0.lL=5.0L 氧气，相当于使其体积增大一倍，压力就可减少一半。你认为谁对? 为什么? 到底应该抽多少次? 答：甲和乙的看法都是错误的。甲把氧气的体积误解成质量,导出了错误的结论,在题设条件下，如果瓶内氧气质量减少了一半，压力确实能相应地减半。但是抽出氧气的体积与抽气时的压力、温度有关,并不直接反映质量的大小。因此,氧气体积减半，并不意味着质量减半。乙的错误在于把抽气过程按定质量系统经历定温过程进行处理。于是他认为体积增大一倍，压力就减半。显然在抽气过程中，瓶内的氧气是一种变质量的系统,即使把瓶内的氧气与被抽走的氧气取为一个联合系统，联合系统内总质量虽然不变，但瓶内氧气的参数与被抽放的氧气的参数并不相同，也同样无法按定质量的均匀系统进行处理。设初始质量RT V P m 1=，抽气一次，减少质量'm ，剩余质量2m 。则m RT V P m 02.051.0'1=?=，则m m 98.02=

热力学第二定律复习题及解答

第三章热力学第二定律一、思考题 1. 自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗答：前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。 2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢答：不矛盾。Claususe 说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。 4. 某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗答：说法正确。根据Claususe 不等式T Q S d d ≥ ，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。 6. 相变过程的熵变可以用公式H S T ??= 来计算，这种说法对吗答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式 T H S ?= ?来计算。 7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。 8. 将压力为 kPa ，温度为 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为 K ，如何设计可逆过程答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点 K ：

南京大学《物理化学》练习第二章热力学第二定律

第二章热力学第二定律返回上一页 1. 5 mol He(g)从273.15 K和标准压力变到298.15K和压力p=10×, 求过程的ΔS（已知。C(V,m)=3/2 R）。 2. 0.10 kg 28 3.2 K的水与0.20 kg 313.2 K 的水混合，求ΔS设水的平均比热为 4.184kJ/(K·kg)。。3. 实验室中有一大恒温槽（例如是油浴）的温度为400 K，室温为300 K因恒温槽绝热不良而有4000 J的热传给空气，用计算说明这一过程是否为可逆？。0.2 4. 在298.15K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通开始时，一放 mol O2,压力为0.2×101.325kPa,另一放0.8 mol N2,压力为0.8×101.325 kPa，打开旋塞后，两气体互相混合计算：。（1）终了时瓶中的压力。（2）混合过程中的Q，W，ΔU，ΔS，ΔG；（3）如果等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q和W。

5．（1）在298.2 K时，将1mol O2从101.325 kPa 等温可逆压缩到 6×101.325 kPa，求Q,W,ΔU m,ΔH m,ΔF m,ΔG m,ΔS m,ΔS iso （2）若自始至终用6×101.325 kPa的外压等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化值。。β6. 在中等的压力下，气体的物态方程可以写作p V(1-βp)=nRT式中系数与气体的本性和温度有关今若在。273K时，将0.5 mol O2由1013.25kPa的压力减到101.325 kPa,试求ΔG已知氧的。β=-0.00094。 7. 在298K及下，一摩尔过冷水蒸汽变为同温同压下的水，求此过程的。298.15K时水的蒸汽压为3167Pa。 ΔG m已知 8. 将298.15K 1 mol O2从绝热可逆压缩到6×，试求Q，W，ΔU m, ΔH m, 。（298K,O2）=205.03 ΔF m, ΔG m, ΔS m和ΔS iso（C(p,m)=7/2 R）已知 J/(K·mol) 。 9. 在298.15K和时，反应H2(g)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) 的为195.8 。 J/mol若设计为电池，在电池

第二章热力学第二定律复习题及答案

第二章热力学第二定律复习题及答案 1．试从热功交换的不可逆性，说明当浓度不同的溶液共处时，自动扩散过程是不可逆过程。答：功可以完全变成热，且是自发变化，而其逆过程。即热变为功，在不引起其它变化的条件下，热不能完全转化为功。热功交换是不可逆的。不同浓度的溶液共处时，自动扩散最后浓度均匀，该过程是自发进行的。一切自发变化的逆过程都是不会自动逆向进行的。所以已经达到浓度均匀的溶液。不会自动变为浓度不均匀的溶液，两相等体积、浓度不同的溶液混合而达浓度相等。要想使浓度已均匀的溶液复原，设想把它分成体积相等的两部分。并设想有一种吸热作功的机器先把一部分浓度均匀的溶液变为较稀浓度的原溶液，稀释时所放出的热量被机器吸收，对另一部分作功，使另一部分浓度均匀的溶液浓缩至原来的浓度（较浓）。由于热量完全转化为功而不留下影响是不可能的。所以这个设想过程是不可能完全实现，所以自动扩散是一个不可逆过程。 2．证明若第二定律的克劳修斯说法不能成立，则开尔文的说法也不能成立。答：证：第二定律的克劳修斯说法是“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。”若此说法不能成立，则如下过程是不可能的。把热从低温物体取出使其完全变成功。这功在完全变成热（如电热），使得高温物体升温。而不引起其它变化。即热全部变为功是可能的，如果这样，那么开尔文说法“不可能从单一热源取出热，使之全部变成功，而不产生其它变化”也就不能成立。 3．证明：（1）在pV 图上，理想气体的两条可逆绝热线不会相交。（2）在pV 图上，一条等温线与一条绝热线只能有一个相交点而不能有两个相交点。解：证明。 (1).设a 、b 为两条决热可逆线。在a 线上应满足111K V P =γ ①，在第二条绝热线b 上应满足222K V P =γ ②且21K K ≠或V P V P γ-=??)( ， vm pm C C = γ不同种理想气体γ不同，所以斜率不同，不会相交。若它们相交于C 点，则21K K =。这与先前的假设矛盾。所以a 、b 两线不会相交。 (2).设A 、B 为理想气体可逆等温线。(V P V P T - =??)(

工程热力学课后题答案

习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α ，压力计中使用 3 /8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度 mm L 200=，当地大气压力 MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解： MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α ρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为 kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa 表示） kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。

工程热力学思考题答案,第二章

第二章热力学第一定律 1.热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。 2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上，工质的总能中是否包括外部储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0；以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应 3.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结论？答：不会，Q U W ?为热力学能的差值，非热力学能，热=?+可知，公式中的U 力学能为状态参数，与过程无关。 4.刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-1 所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入 B 中，分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分气体的热力学能如何变化？答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w w=所以容 =?+其中0 q=0 器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B 为热力系进行分析

2 1 2 2 222111()()22f f cv j C C Q dE h gz m h gz m W δδδδ=+++-+++ 只有流体的流入没有流出，0,0j Q W δδ==忽略动能、势能c v l l d E h m δ=l l dU h m δ=l l U h m δ?=。B 部分气体的热力学能增量为U ? ，A 部分气体的热力学能减少量为U ? 5.热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式： 212121()()q q u u w w -=-+-，q u w =?+的形式，为什么？答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u w =?+只有在特殊情况下，功w 可以写成pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有w =pv 这样一个必需条件。对于公式212121()()q q u u w w -=-+-，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。 6.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： q u w =?+ 2 1 q u pdV =?+? 分别讨论上述两式的适用范围. 答： q u w =?+适用于任何过程，任何工质。 2 1 q u pdV =?+? 可逆过程，任何工质 7.为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量

大学热力学第二定律(李琳丽)

第二章热力学第二定律与化学平衡 1. 1mol 理想气体由298 K 、0.5 dm 3膨胀到5 dm 3。假定过程为 (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀。计算各过程系统的熵变?S 及总熵变孤立S ?。由此得到怎样结论？解：(1) 恒温可逆过程 12ln V V nR S =?=3.385 .05ln 314.82=?? J .K -1 3.38ln ln 1 2 1 2 -=-=- =- == ?V V nR T V V nRT T Q T Q S 环系统环环境环境 J .K -1 0=???环境孤立＋＝S S S 说明过程是可逆的。 (2) S ?只决定于始、终态，与过程的具体途径无关，过程(2)的熵变与过程(1)的相同，因此有S ?=38.3 J .K -1。理想气体在向真空膨胀过程中，0=外p ，W =0，Q =0，说明系统与环境无热量交换，所以 0=?环境S 3.38=???环境孤立＋＝S S S J .K -1 >0 由于0>?孤立S ，说明向真空膨胀过程是自发过程。 2. 1 mol 某理想气体（11m ,mol K J 10.29--??=p C ），从始态（400 K 、200kPa ）分别经下列不同过程达到指定的终态。试计算各过程的Q 、W 、?U 、?H 、及?S 。 (1) 恒压冷却至300 K ； (2) 恒容加热至600 K ； (3) 绝热可逆膨胀至100 kPa ；

解：(1) == 111p nRT V L 63.16m 1063.1610 200400314.813 33=?=???- 1 122V T V T = 47.1263.16400 3001122=?=?= V T T V L 832)63.1647.12102003-=-??=?=（外V P W kJ )400300()314.810.29(1m ,-?-?=?=?T nC U V kJ 08.2-= )400300(314.810.291m ,-???=?=?T nC H p kJ 2.24-= kJ 830=-?=W U Q ? =?2 1 d T T P T T C S =37.810.29300 400-=??T dT J ?K -1 (2) 0=W )400600()314.810.29(1m ,-?-?=?=?T nC U V kJ 16.4= )400600(314.810.291m ,-???=?=?T nC H p kJ 4.48= kJ 16.4=-?=W U Q ? =?2 1 d T T V T T C S =43.8)314.810.29(600 400=?-?T dT J ?K -1 (3) 40.1314 .810.2910.29,,=-= = m V m P C C γ，γ γγγ--=122111P T P T 40.1140 .12 40.1140.1100200400--=T 3282=T K 0=Q )400328()314.810.29(1m ,-?-?-=?-=?-=T nC U W V

05_第五章热力学第二定律

【5－1】下列说法是否正确？（1）机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。（2）热机的热效率一定小于1。（3）循环功越大，则热效率越高。（4）一切可逆热机的热效率都相等。（5）系统温度升高的过程一定是吸热过程。（6）系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（7）系统吸热，其熵一定增大；系统放热，其熵一定减小。（8）熵产大于0的过程必为不可逆过程。【解】（1）对于单个过程而言，机械能可完全转化为热能，热能也能完全转化为机械能，例如定温膨胀过程。对于循环来说，机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。（2）热源相同时，卡诺循环的热效率是最高的，且小于1，所以一切热机的热效率均小于1。（3）循环热效率是循环功与吸热量之比，即热效率不仅与循环功有关，还与吸热量有关。因此，循环功越大，热效率不一定越高。（4）可逆热机的热效率与其工作的热源温度有关，在相同热源温度的条件下，一切可逆热机的热效率都相等。（5）系统温度的升高可以通过对系统作功来实现，例如气体的绝热压缩过程，气体温度是升高的。（6）T Q dS δ>>系统经历不可逆放热过程，熵可能减小；系统经历不可逆循环，熵不变。只有孤立系统的熵只能增加。系统经历绝热不可逆过程，熵一定增大。（7）g f dS dS dS +=，而0≥g dS ，系统吸热，0>f dS ，所以熵一定增加；系统放热时，0

热力学第二定律习题

第二章热力学第二定律一、思考题 1. 任意体系经一循环过程△U，△H，△S，△G，△F 均为零，此结论对吗？ 2. 判断下列说法是否正确并说明原因 (1) 夏天将室内电冰箱门打开，接通电源，紧闭门窗(设墙壁、门窗均不传热), 可降低室温。 (2) 可逆机的效率最高，用可逆机去拖动火车，可加快速度。 (3) 在绝热封闭体系中发生一个不可逆过程从状态I→II，不论用什么方法体系再也回不到原来状态I。 (4) 封闭绝热循环过程一定是个可逆循环过程。 3. 将气体绝热可逆膨胀到体积为原来的两倍。此时体系的熵增加吗？将液体绝热可逆地蒸发为气体时，熵将如何变化？ 4. 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。此结论对吗？ 5. 体系由平衡态A 变到平衡态B，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变，对吗？ 6. 凡是△S > 0 的过程都是不可逆过程，对吗？ 7. 任何气体不可逆绝热膨胀时其内能和温度都要降低，但熵值增加。对吗？任何气体如进行绝热节流膨胀，气体的温度一定降低，但焓值不变。对吗？ 8. 一定量的气体在气缸内 (1) 经绝热不可逆压缩，温度升高，△S > 0 (2) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，△S < 0 两结论对吗？ 9. 请判断实际气体节流膨胀过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G中哪些一定为零？ 10. 一个理想热机，在始态温度为T2的物体A 和温度为T1的低温热源R 之间可逆地工作，当 A 的温度逐步降到T1时，A 总共输给热机的热量为Q2，A 的熵变为△S A，试导出低温热源R 吸收热量Q1的表达式。 11. 在下列结论中正确的划√，错误的划× 下列的过程可应用公式△S = nR ln(V2/ V1) 进行计算： (1) 理想气体恒温可逆膨胀(2) 理想气体绝热可逆膨胀 (3) 373.15K 和101325 Pa 下水的汽化(4) 理想气体向真空膨胀 12. 请判断在下列过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G 中有哪些一定为零？ (A) 苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物；

工程热力学答案

工程热力学答案一、填空题第一章１．功和热量都是与过程有关的量。 2．热量的负值代表工质向外放热。 3．功的正值代表工质膨胀对外作功。 4．循环中各个过程功的代数和等于循环净功。 5．循环中作功与耗功的绝对值之差等于循环净功。 6、热效率ηt定义为循环净功与消耗热量的比值。 7．如果工质的某一热力学量的变化量与过程路径无关，而只与过程的初态和终态有关，则该热力学量必是一个状态参数。 8．如果可使工质沿某一过程相同的途径逆行回复到原态，并且与之相关的外界也回复到原态、不留下任何变化，则该过程为可逆过程。 9．不存在任何能量的不可逆损耗的准平衡过程是可逆过程。 10．可逆过程是指工质能经原过程路径逆向进行恢复到初态，并在外界不留下任何改变的过程。 11．平衡过程是整个过程中始终保持热和力的平衡的过程。１2．热力系统的平衡状态是指在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变。 13．系统处于平衡态通常是指同时具备了热和力的平衡。 14．被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。 15．热力系统中称与外界有质量交换为开口系统。１6．热力系统中称与外界无热交换为绝热系统。１7．热力系统中称既无能量交换又无质量交换为孤立系统。 18．热力系统中称仅与外界有能量交换而无质量交换为闭口系统。 19．大气压力为Pb，真空度为Pv，系统绝对压力P应该是P= Pb-Pv 。 20．大气压力为P b，表压力为P g则系统的绝对压力P= 、P=P b+P g。 2１．在大气压力为1bar的实验室里测量空气的压力时，若真空表的读数为30000Pa，则空气的绝对压力为 7×104Pa 。 22．制冷系数ε定义为在逆向循环中，低温热源放出的热量与循环消耗的净功之比。23．供暖系数ε'定义为在逆向循环中，高温热源得到的热量与循环消耗的净功之比。 24．循环的净功等于循环的净热量。 25．热动力循环是将热能转化为机械能的循环。

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