热力学第二定律
一．选择题
1、下列关于卡诺循环的描述中，正确的是（）
A．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是不可逆循环
B．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是可逆循环
C．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是不可逆循环
D．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是可逆循环
2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机，其效率约为（）
A．83％ B.25％ C.100％ D.20％
3、对于理想气体的等温压缩过程，(1)Q＝-W、(2)ΔU＝ΔH、(3)ΔS＝0、(4)ΔS<0、(5)ΔS>0上述五个关系式中，
不正确的是（）
A．(1) (2) B.(2) (4) C.(1) (4) D.(3) (5)
4、设ΔS1与ΔS2分别表示为n molO2(视为理气)，经等压与等容过程，温度从T升至2T时的熵变，则ΔS1/ΔS2
等于（）
A．5/3 B.5/7 C.7/5 D.3/5
5、不可逆循环过程中，体系的熵变值（）
A．大于零 B.小于零 C.等于零 D.不能确定
6、对理想气体的自由膨胀过程，(1)Q＝ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS＝0、(4)ΔS>0。上述四个关系中，正确的是（）
A.(2) (3)
B.(1) (3)
C.(1) (4)
D.(2) (4)
7、1mol理想气体从300K，1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa，则该过程（）
A.ΔS>0、ΔG>ΔA
B.ΔS<0、ΔG<ΔA
C.ΔS＝0、ΔG＝ΔA
D.ΔA<0、ΔG＝ΔA
8、孤立体系发生一自发过程，则（）
A.ΔA>0
B.ΔA＝0
C.ΔA<0
D.ΔA的符号不能确定
9、下列过程中ΔG＝0的过程是( )
A.绝热可逆且Wf＝0的过程
B.等温等容且Wf＝0的可逆过程
C.等温等压且Wf＝0的可逆过程
D.等温且Wf＝0的可逆过程
11、373K，101.3kPa的水向真空膨胀变为373K，101.3kPa的水蒸气，则( )
A.ΔS＝0
B.ΔU＝0
C.ΔH＝0
D.ΔG＝0
12、水蒸汽在373K，101.3kPa下冷凝成水，则该过程( )
A.ΔS＝0
B.ΔA＝0
C.ΔH＝0
D.ΔG＝0
13、在298K时，已知气相反应2CO2＝2CO+O2的Δr G m?＝514.2kJ，则此反应的Δr A m?与
Δr G m?的关系是( )
A.Δr A m?＝Δr G m?
B.Δr A m?＜Δr G m?
C.Δr A m?＞Δr G m?
D.无法比较
14、对理想气体自由膨胀的绝热过程，下列关系中正确的是( )
A.ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0
B.ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0
C.ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0
D.ΔT=0、ΔU=0、ΔS>0
15、1mol单原子理想气体在TK时经一等温可逆膨胀过程，则对于体系( )
A.ΔS＝0、ΔH＝0
B.ΔS>0、ΔH＝0
C.ΔS<0、ΔH>0
D.ΔS>0、ΔH>0
16、2mol双原子理想气体在TK时经一等温压缩过程，则对于体系( )
A.ΔS＝0、ΔG>0
B.ΔS<0、ΔG<0
C.ΔS<0、ΔG>0
D.ΔS>0、ΔG＝0
17、1mol 10kPa 323K某单原子理想气体反抗20kPa，冷却压缩至温度为283K，则( )
A.ΔS＝0、ΔH＝0
B.ΔS>0、ΔH<0
C.ΔS<0、ΔH<0
D.ΔS>0、ΔU>0
18、在298K，1×105Pa下，进行如下化学反应CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)(CO2视为理想气体)，其Δr G m与Δr A m
之差为( )
A.R
B.RT
C.1/2 R
D.3/2 RT
19、理想气体在等温可逆膨胀过程中( )
A.内能增加
B.熵不变
C.熵增加
D.内能减少
20、下列说法中错误的是( )
A.孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行
B.体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变
C.不可逆过程的热温商之和小于熵变
D.体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商
21、在－10℃和101325Pa下，1mol过冷水结成冰，则( )
A.ΔS(系)>0、ΔS(环)>0、ΔS(总)>0
B.ΔS(系)<0、ΔS(环)<0、ΔS(总)<0
C.ΔS(系)<0、ΔS(环)>0、ΔS(总)<0
D.ΔS(系)<0、ΔS(环)>0、ΔS(总)>0
22、使一过程的ΔU＝0应满足的条件是( )
A.绝热过程
B.可逆绝热过程
C.等容绝热过程
D.等容绝热且不做非体积功的可逆过程
23、两个体积相同，温度相等的球形容器中，装有同一种气体，当连接两容器的活塞打开时，熵变为( )
A.ΔS＝0
B.ΔS>0
C.ΔS<0
D.无法判断
24、使一过程的ΔS＝0应满足的条件是( )
A.绝热过程
B.可逆绝热过程
C.等容绝热过程
D.等压绝热过程
25、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则( )
A.ΔG＝ΔA
B.ΔG>ΔA
C.ΔG与ΔA无法比较
D.ΔG<ΔA
26、使一过程的ΔA＝0应满足的条件是( )
A.等温等容且只做膨胀功的可逆过程
B.等温等压只做膨胀功的可逆过程
C.等容绝热且只做膨胀功的过程
D.可逆绝热过程
27、300K时5mol的理想气体由10dm3等温可逆膨胀到100dm3，则此过程的( )
A.ΔS<0；ΔU＝0
B.ΔS<0；ΔU<0
C.ΔS>0；ΔU>0
D.ΔS>0；ΔU＝0
28、对于纯物质在1.013×105Pa和凝固点以上温度时，其固体和液体的摩尔熵、摩尔焓和摩尔自由能的关系是
( )
A.H m(s)>H m (l)、S m(s)>S m(l)、G m(s)>G m(l)
B.H m(s)
C.H m(s)>H m (l)、S m(s)
D.H m(s) 29、将一小块冰投入大量水中(水温比0℃只高出一个极微小量)，于是冰逐渐熔化，则 ( ) A.ΔS(冰)>0、ΔS(水)>0、ΔS(总)>0 B.ΔS(冰)>0、ΔS(水)<0、ΔS(总)>0 C.ΔS(冰)<0、ΔS(水)<0、ΔS(总)<0 D.ΔS(冰)<0、ΔS(水)>0、ΔS(总)＝0 30、理想气体在可逆绝热膨胀过程中( ) A.熵不变 B.温度不变 C.内能不变 D.熵增大 31、1mol某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程( ) A.ΔS＝0 B.ΔH＝0 C.ΔA＝0 D.ΔG＝0 32、某过冷液体凝结成同温度的固体，则该过程中( ) A.ΔS(环)<0 B.ΔS(系)> 0 C.［ΔS(系)+ΔS(环)］<0 D.［ΔS(系)+ΔS(环)］>0 33、CH4(g)由T1、p1绝热可逆膨胀到T2、p2，则( ) A.ΔH＝0 B.ΔG＝0 C.ΔS＝0 D.ΔU＝0 34、下列对热力学第三定律的表述中，哪种是错误的( ) A.在0K时，任何纯物质的排列整齐的完美晶体，其熵值为零 B.在0K时，任何纯物质的完美晶体其熵值为零 C.不能用有限的手续使一个物体冷却到绝对零度 D.在0K时，任何晶体的熵等于零 35、在一定温度和压强下，有如下四个反应： (1)CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)；ΔS(1) (2)乙烯聚合成聚乙烯；ΔS(2) (3)H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g)；ΔS(3) (4)Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；ΔS(4) 其中正确的熵变符号是( ) A.ΔS(1)>0、ΔS(2)>0 B.ΔS(2)<0、ΔS(3)>0 C.ΔS(3)<0、ΔS(4)>0 D.ΔS(1)<0、ΔS(4)<0 36、下列p－V图中，哪个能表示如下循环的示意图。Ⅰ等温膨胀；Ⅱ等容降温；Ⅲ等温压缩；Ⅳ等容升温( ) 37、下列过程中系统的熵减少的是( ) A.在900O C 时CaCO 3(s)→CaO(S)+CO 2(g) B.在0O C 、常压下水结成冰 C.理想气体的恒温膨胀 D.水在其正常沸点气化 38、下列过程中当温度升高时△G 增加的是( ) A.MgCO 3(S)→MgO(S)+CO 2(g) B.NH 3(g)+HCl(g)→NH 4Cl(s) C.NaOH(S)溶于水 D.N 2（g ）与O 2（g ）的混合 39、对不做非体积功的封闭系统，其T P G ? ???? ??的值为( ) A.等于零 B.大于零 C.小于零 D.无法确定 二．填空题 1、可逆循环的热温商之和等于 ，在工作于温度为T 1与T 2两热源间的所有热机中，只有 热机的效率最高，它的效率值可达η= 。 2、历史上曾提出过两类永动机。第一类永动机指的是 就能做功的机器。因为它违反了 定律，所在造不出来。第二类永动机指的是 ，它并不违反 定律，但它违反了 定律，故也是造不出来的。 3、熵是系统的状态函数，按性质的分类，熵属于 性质。在隔离系统中，一切可能发生的宏观过程都 是过程，均向着系统的熵值的方向进行。直至平衡时，熵值达到此条件下的为止。在隔离系统中绝不会发生熵值的过程。 4、从熵的物理意义上看，它是量度系统的函数。当物质由它的固态变到液态，再变到气态时， 它的熵值应是的。而当温度降低时，物质的熵值应是的。热力学第三定律的内容是。 5、下列各公式的适用条件分别是：对亥氏函数判据公式△A≤0，是。对吉氏函数判据公式△G≤0，是。对热力学基本方程式，如dG=-SdT+Vdp等，是。 6、热力学第一定律△U=Q+W的适用条件是；热力学第二定律△S≥0作判据时的适用条件 是；热力学第三定律S（0K）=0的适用条件是。 7、理想气体的恒温过程为恒的过程；所有气体的节流膨胀为恒过程；所有系统的可逆绝热 过程为恒；所有恒温恒压下的可逆相变过程为恒的过程。 8、理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到相同的终态压力，则终态的温度T可逆T ，终态的体积V可逆V不可逆（填入>、<或=）。 不可逆 9、对于U、H、S、F和G等热力学量， （1）在绝热定容反应器中反应，过程中不变的量是。 （2）在373K和101325Pa下，液体水气化过程中不变的量是。 （3）气体绝热可逆膨胀过程中不变的量是。 （4）理想气体节流膨胀过程中不变的量是。 10、理想气体等温向真空膨胀，体积由V1变到V2，其△U ，△S 。 11、实际气体绝热自由膨胀，其△U 0，△S 0。 12、在、、的条件下，系统的自发变化总是朝着吉布期函数的方向进行的， 直到系统达到平衡。 13、在、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值系统吸收的热量。 14、隔离系统中进行的可逆过程△S ，进行的不可逆过程△S 。 15、纯物质完美晶体 时的熵值为零。 16、由标准状态下元素的 的完全反应成1mol 纯物质的焓变叫做该物质的 。 17、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行系统温度由T 1升高到T 2，则此过程的焓变 零； 若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。 18、写出由热力学基本方程导出的重要公式： ?????? ?= ? ??????=H G V 19、实际气体的0P T H < ????? ??=μ，经节流膨胀后该气体的温度将 。 20、公式Q P =△H 的适用条件为 。 21、判据△G ≤0的适用条件是 。 三．简答题 1、什么是自发过程？实际过程一定是自发过程吗？ 2、263K 的过冷水结成263K 的冰，ΔS <0，与熵增加原理相矛盾吗？为什么？ 3、“pθ，298K 过冷的水蒸气变成298K 的水所放出的热Qp=ΔH 值决定于初终态而与等压过程的可逆与否无关， 因而便可用该相变过程的的热Qp 根据ΔS= Qp/T（T=298K ）来计算体系的熵变”这种看法是否正确？为什么？ 4、如有一化学反应其等压热效应ΔH <0，则该反应发生时一定放热，且ΔS <0，对吗？为什么？ 5、根据S=kln Ω 而Ω是微粒在空间与能量分布上混乱程度的量度，试判断下述等温等压过程的ΔS 是大于零？小于零？等于零？ （1）NH4NO3（S ）溶于水 （2）Ag+（aq ）+2NH3（g ）→Ag （NH3）2 （3）2KClO3（S ）→2KCl （S ）+3O2（g ） 6、是否一切熵增过程都是自发的？ 7、凡自由焓降低的过程一定是自发过程吗？ 8、对于△H>0,△S>0的反应，若在常温下不能自发进行，如果改变温度能否使反应自发进行？ 9、说明符合下述结果应满足的条件： ①△U=0 ②△H=0 ③△F=0 ④△G=0 ⑤△S=0 10、试问下列过程中，△U、△H、△S、△A、与△G何者为零。 （1）理想气体的卡诺循环； （2）实际气体的节流膨胀； （3）理想气体向真空膨胀； （4）液态水在100O C，101.325kPa下气化； （5）H2（g）与O2(g)在绝热容器中反应生成H2O； （6）水在0O C，101.325kPa下结为冰； （7）CO2（g）绝热可逆膨胀。 11、判断下列各恒温恒压过程的熵值是增加还是减少。（提示：从熵的统计意义去考虑。） （1）NaCl固体溶于水； （2）HCl(g)溶于水生成盐酸； （3）NH2COONH4（s）→2NH3(g)+CO2(g) （4）水溶液中，Ag++2NH3(g)→Ag(NH3)2+ （5）PCl5(g)→PCl3(g)+Cl2(g) （6）H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l) 四．证明题 五．计算题 1、300K的2mol理想气体由6.0×105Pa绝热自由膨胀到1.0×105Pa，求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判 断该过程的性质。 2、一绝热容器由隔板分成两部分，分别盛有温度为300K的两种气体(可视为理想气体)各2mol，抽去隔板使两 种气体混合，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判断该过程的性质。 3、1mol理想气体B，在298.15K下，由1.00dm3膨胀至10.00dm3，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 4、27℃，1mol理想气体体积为5.00dm3，当向真空中膨胀至10.0 dm 3时，求W，Q，ΔU，ΔS，ΔG，ΔH。 5、计算298K时，反应H2(g，p?)+1/2 O2(g，p?)=H2O(l，p?) 的ΔG与ΔA的差值。 6、苯的沸点为80O C，其气化热为300J·g-1。假定苯蒸气为理想气体，则当1mol的C6H6（l，P0，80O C）蒸发 时，求其△S；△G；Q；△H；W；△U；△A。 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。 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 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。 高中物理-热力学第二定律练习题 1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( ) A．有的只遵守热力学第一定律 B．有的只遵守热力学第二定律 C．有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律 D．所有的都遵守热力学第一、第二定律 2．如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法中正确的是( ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 3．(·大连高二检测)下列说法正确的是( ) A．机械能和内能的转化具有方向性 B．电能不可能全部转化为内能 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能 4．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一 段时间大米、小米不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开 C．冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100% 5．(·课标全国理综)关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A．为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 6. 用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是( ) A．这一实验过程不违反热力学第二定律 B．在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温 C．在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能 D．在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能 第二章热力学第一定律习题答案 自测题 1.判断题。下述各题中的说法是否正确？正确的在图后括号内画“√”，错误的画“×”（1）隔离系统的热力学能U是守恒的。（√） （2）理想气体的完整定义是：在一定T、P下既遵守pV=nRT又遵守(?U/?V)T =0的气体叫做理想气体。（×） （3）1mol 100℃、101325Pa下的水变成同温同压下的水蒸气，该过程的△U=0.（×） 2. 选择题。选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内： (1) 热力学能U是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统热力学能的增量是：（ A ） （A）△U=0 ; （B）△U>0; (C) △U<0 (2) 当系统发生状态变化时，则焓的变化为：△H=△U+△（pV），式中△（pV）的意思是：（ B ） (A) △(PV)= △P△V; (B) △(PV)=P2V2- P1V1 (C) △(PV)=P△V+V△P (3) 1mol理想气体从P1、V1、T1分别经（a）绝热可逆膨胀到P2、V2、T2；（b）绝热恒外压膨胀到P’2、V’2、T’2，若P2= P’2，则（C ）。 （A）T’2=T2, V’2=V2; (B) T’2> T2 , V’2< V2; (C) T’2> T2, V’2> V2 3.填空题。在以下各小题中画有“______”处或表格中填上答案 （1）物理量Q（热量）、T(热力学温度)、V（系统体积）、W（功），其中用于状态函数的是___T, V___；与过程有关的量是___Q, W___；状态函数中用于广延量的是__V_____；属于强度量的是___T______。 (2) Q v=△U应用条件是_封闭系统____;__恒容____;__W’=0______。 （3）焦耳—汤姆逊系数μJ-T__=(?T/?p)H___，μJ-T>0表示节流膨胀后温度___低于___节流膨胀前温度。 计算题 一、273.15K、1013250Pa的0.0100m3双原子理想气体，分别经过下列过程，到达终态压力为101325Pa。试计算系统经过每种过程后的终态温度和W、Q及△U。 （1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀； （3）反抗恒定外压p ex=101325Pa，恒温膨胀； （4）反抗恒定外压p ex=101325Pa，绝热膨胀。 二、若将2mol、300K、1013250Pa的理想气体，先等容冷却到压力为101325Pa，再等压加热到300K。试求该过程总的W、Q、△U和△H。 三、1mol单原子理想气体经可逆过程A、B、C三步，从始态1经状态2、3，又回到始态1。已知该气体的C v,m=1.5R。试填充下表： 热力学第二定律习题 选择题 ．ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程(B) 等温等压且非体积功为零的过程(C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程答案：A ．在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵 （A）不变(B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大 答案：D。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。 ．对任一过程，与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化(B) 体系对外作的功(C) 体系得到的功(D) 体系吸收的热 答案：A。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。 ．氮气进行绝热可逆膨胀 ΔＵ＝０(B) ΔＳ＝０(C) ΔA＝０(D) ΔＧ＝０ 答案：B。绝热系统的可逆过程熵变为零。 ．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A)ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。 答案：A。因只有在恒温恒压过程中ΔG≤W'才成立。 ．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A)热不能自动从低温流向高温 (B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化 (C)第二类永动机是造不成的 (D热不可能全部转化为功 答案：D。正确的说法应该是，热不可能全部转化为功而不引起其它变化 ．关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积 (D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体 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101.3 kPa ，温度为268.2 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278.7 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278.7 K ： 9. 下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？ （1）理想气体真空膨胀； （2）实际气体绝热可逆膨胀； （3）水在冰点结成冰； 热力学第二定律复习题集答案 1 理想气体绝热向真空膨胀，则： A.ΔS = 0，W = 0 C.ΔG = 0，ΔH = 0 D.ΔU = 0，ΔG = 0 2. 方程2 ln RT H T P m βα?=d d 适用于以下哪个过程?A. H 2O(s)= H 24Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) D. NH 4Cl(s)溶于水形成溶液 3. 反应 FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe (s) 的?H 为正, ?S 为正（假定?r H ，?r S 与温度无关），下列说法中正确的是 ）: A. 低温下自发，高温下非自发； D. 任何温度下均为自发过程 。 4. 对于只作膨胀功的封闭系统 p T G ??? ???? 的值:A 、大于零； C 、等于零； D 、不能确定。 5．25℃下反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)θH ?= - 90.6kJ ·mol -1，为提高反应的平衡产率，应采取的措施为 。 A. 升高温度和压力 B. D. 升高温度，降低压力 6．ΔA=0 的过程应满足的条件是: A. 逆绝热过程 B. 等温等压且非体积功为零的过程 C. 7.ΔG=0 A. 逆绝热过程 C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 8.关于熵的性质 A. 环境的熵变与过程有关 B. D. 系统的熵等于系统内各部分熵之和 9. 在一绝热恒容的容器中, 10 mol H 2O(l)变为10 mol H 2O(s)时,: A. ΔS B. ΔG C. ΔH 10．在一定温度下，发生变化的孤立系统，其总熵 : A. 不变 B. C. 总是减小 11. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中: A. ΔS=0 U=0 12．在0℃、101.325KPa 下，过冷液态苯凝结成固态苯，) <0 D. △S + △S(环) <0 13. 理想气体绝热向真空膨胀，则： A. ΔS = 0，W = 0 C. Δ 14. ?T)V = -S C. (?H/?p)S 15.任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T ?V H m m /?，式中?V m 及?H m V ?V m < 0，?H m < 0 ； C.；或? V m < 0，?H m > 0 16.系统进行任一循环过程 C. Q=0 17.吉布斯判据可以写作： T, p, W ‘=0≥0 D. (dG) T, V , W ‘=0≥0 18.亥姆霍兹判据可以写作： T, p, W ‘=0 T, p, W ‘=0≥0 D. (dA) T, V , W ‘=0≥0 19. 的液固两相平衡，因为 V m ( H 2m 2H 2O( l )的凝固点将： A.上升； C.不变； D. 不能确定。 20．对于不作非体积功的均相纯物质的封闭体系，下面关系始中不正确的是：A.T S H p =??? ???? B.S T A V -=??? ???? C.V p H S =???? ???? D. p V U S =??? ???? 21. 373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(l)，令其与373.2 K 的大热源接触并向真空容器蒸发，变为373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(g)， 对这一过程可以判断过程方向的是:A. Δvap S m （系统） B. Δvap G m D. Δvap H m （系统） 22. 工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率: ；D.100 %。 23．某体系进行不可逆循环过程时:A. ΔS(体系) >0， ΔS(环境)< 0B. ΔS(体系) >0， ΔS(环境) >0 C. ΔS(体系) = 0， ΔS(环境 24.N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中:A. ΔU = 0 B. ΔA = 0 D. ΔG = 0 25.单组分体系，在正常沸点下汽化，不发生变化的一组量是:A. T ，P ，U B.H ，P ，U C. S ，P ，G 26.封闭体系中，W ’ = 0，恒温恒压下进行的化学反应，可用下面哪个公式计算体系的熵变: A. ΔS = Q P /T B. ΔS = Δ D. ΔS = nRTlnV 2/V 1 27.要计算298K ，标准压力下，水变成水蒸汽(设为理想气体)的ΔG ，需知道的条件是: A. m p C ?(H 2O 、l) 和m p C ? (H 2O 、g) B.水的正常沸点下汽化热Δ vap H m 及其熵变 D. m p C ? (H 2O 、l) 和m v C ? (H 2O 、g) 及Δvap H m 28.由热力学基本关系可以导出n mol 理想气体B 的()T S V ??为:A. nR/V B. –nR/P C. nR D. R/P 29. 在等温等压下，当反应的1m r mol KJ 5Δ-?= G 时，该反应: A. 能正向自发进行 B. D. 不能进行 30. 在隔离系统中发生一自发过程，则系统的ΔG 为:A. ΔG = 0 B. ΔG > 0 C. ΔG < 0 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 - =??)( 四、计算题 1. 将Cd + 2AgCl → CdCl 2 + 2Ag 反应布置为电池，在298K 、θp 下反应在电池 中可逆进行，作电功130.2 kJ ，在此温度下CdCl 2的θf m H ? = -389.2kJ ?mol -1， AgCl 的θf m H ?= -126.7 kJ ·mol -1，求上述反应体系的θr m U ?、θr m H ?、θr m G ?、θr m A ?及可逆电池实际的热效应Q ，并判断反应是否自发进行。 解：'130.2W kJ =- θ'r θθr B f m θθ θ1 r r r θθθr r r θθθθr r r r θr 130.2kJ 389.22(126.7)135.8kJ 18.7J K 135.8J 130.2kJ 29818.7 5.57kJ R R G W H H H G S T U H p V H A U T S G Q Q T S ν-∴?==-?=∑?=--?-=-?-??==-??=?-?=?=-?=?-?=?=-==?=?=- 298K ，θr ,0p G ?<，该反应自发进行。 2. 请证明(1)气体绝热自由膨胀；(2) 焦耳-汤姆逊过程均是不可逆过程。 解答请参考上课内容。 3．1 mol 理想气体(C v,m =3R/2)，始态温度为0℃，压力为101325 Pa ，计算经下 列状态变化的ΔG ，已知θm S (273)=108.8 J K -1·mol -1 (1) 定压下体积加倍 (2) 定容下压力加倍 (3) 定温下压力加倍 解 (1) 22115ln ln ln 2ln 214.4J 2 p p p T V S C C C R T V ?===== 221111211325()( )()2 (2.58.314273)J 5.6710J p p p p V p V pV pV H C T T C C pV R R R R ?=-=-=-==??=? 11 212211(1.44108.8)J K 123.2J K 5674() 5674(123.22273273108.8)kJ 31.9kJ S S S G H TS T S T S --=?+=+?=??=?-?=--=-??-?=- 【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 热力学第二定律试题 (一)填空题(每题2分) 1气体经绝热不可逆膨胀，S 0 ;气体经绝热不可逆压缩，S 0 。(填＞、＜、=，下同) 2. 1mol单原子理想气体从P i、V i、T i等容冷却到P2、V、T2,则该过程的U 0 ，S 0 ，W 0 3. 理想气体的等温可逆膨胀过程中，S_J , G 0 , U 0 , H 0 。(填＞、＜、=) 4. imol液态水在373K、P0下汽化为水蒸气，则S_0 , G_0 , U_0 , H_0。(填＞、＜、=) 5 ?热力学第二定律告诉我们只有___________ 过程的热温商才与体系的熵变相目等，而不可逆过程的热温商 体系的熵变。 6 ?在等温等压，不作其它功的条件下，自发过程总是超着吉布斯自由能________ 的方向进行，直到自由 能改变量为零就达到了___________ 态。 (二)单项选择题 (每题1分) 7?根据热力学第二定律的表述，下列说法错误的是( ) (A) 第二类永动机服从能量守恒原理(B) 热不能全部转化为功而不引起其他变化 (C) 热不能全部转化为功(D) 从第一定律的角度看，第二类永动机允许存在 &关于自发过程方向性的说法错误的是( ) (A) 功可以自发的全部转变成热，但热却不能全部转化为功而不留下其它变化 (B) 一切自发过程都是不可逆过程(C) 一切不可逆过程都是自发过程 (D) 功转变成热和其它过程一样具有方向性 9.工作在393K和293K的两个大热源的卡诺热机，其效率为( ) (A) 83% (B) 25% (C) 100% (D) 20% 10.在可逆循环过程中，体系热温商之和是() (A) 大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 不能确定 11 .理想气体等温可逆膨胀过程，( ) (A) 内能增加(B) 熵不变(C) 熵增加(D) 内能减 少 12 .某体系在始态A和终态B之间有两条途径：可逆I和不可逆H,此时有( ) 13. 下列说法错误的是( ) (A) 孤立体系发生的任意过程总是向熵增大的方向进行 (B) 体系在可逆过程中的热温商等于体系熵变(C) 不可逆循环过程的热温商小于熵变 (D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商 14. 热力学第二定律的表达式为dS》Q/T环，则( ) (A) 始、终态相同时，不可逆过程的熵变小于可逆过程的熵变 (B) 如果发生某一过程，体系的熵变与热温商相等，则该过程为不可逆过程 (C) 对于孤立体系，dS＞0 (D) 在某些情况，可能有dS w Q/T环 15 . 300K时，1mol理想气体由A态等温膨胀到B态，吸热，所作的功为A到B等温可逆膨胀功的1/3，则体系的S^( ) -1 -1 -1 -1 (A) ?K(B) J ?K(C) ?K (D) J ?K 16. 2mol单原子理想气体，等压由300K升温至600K,其S%( ) -1 -1 -1 -1 (A) J ?K(B) J ?K(C) J ?K (D) J ?K 17?在标准压力时，苯的沸点为，1molC6H(l )完全汽化为同温同压下的苯蒸气。已知苯的正常汽化热为?K -1则过程的S^( ) -1 -1 -1 -1 (A) S A=S B (B) Q i /T = Q n /T (C) S i= S n (D) S i = Q II 习题十一 一、选择题 1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ] （A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环； （B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环； （C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环； （D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。 答案：D 解：由热力学第二定律可知，单一热源的热机是不可能实现的，故本题答案为D 。 2．甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于2 1 1T T -。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率等于2 1 1T T - 。对于以上叙述，有以下几种评述，那种评述是对的 [ ] （A ）甲、乙、丙、丁全对； （B ）甲、乙、丙、丁全错； （C ）甲、乙、丁对，丙错； （D ）乙、丁对，甲、丙错。 答案：D 解：效率等于100%的热机并不违反热力学第一定律，由此可以判断A 、C 选择错误。乙的说法是对的，这样就否定了B 。丁的说法也是对的，由效率定义式2 1 1Q Q η=-，由于在可逆卡诺循环中有2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于21 1T T -。故本题答案为D 。 3．一定量理想气体向真空做绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，此过程中气体的 [ ] （A ）内能不变，熵增加； （B ）内能不变，熵减少； （C ）内能不变，熵不变； （D ）内能增加，熵增加。 答案：A 解：绝热自由膨胀过程，做功为零，根据热力学第一定律2 1V V Q U pdV =?+?，系统 内能不变；但这是不可逆过程，所以熵增加，答案A 正确。 4．在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确的[ ] 第二章热力学第二定律（09级习题） 一、单选题 1、下列关于卡诺循环的描述中，正确的是（） A．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是不可逆循环 B．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是可逆循环 C．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是不可逆循环 D．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是可逆循环 2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机，其效率约为（） A．83％ B.25％ C.100％ D.20％ 3、对于理想气体的等温压缩过程，(1)Q＝W、(2)ΔU＝ΔH、(3)ΔS＝0、(4)ΔS<0、(5)ΔS>0上述五个关系式 中，不正确的是（） A．(1) (2) B.(2) (4) C.(1) (4) D.(3) (5) 4、设ΔS1与ΔS2分别表示为n molO2(视为理气)，经等压与等容过程，温度从T升至2T时的熵变，则ΔS1/ΔS2 等于（） A．5/3 B.5/7 C.7/5 D.3/5 5、不可逆循环过程中，体系的熵变值（） A．大于零 B.小于零 C.等于零 D.不能确定 6、对理想气体的自由膨胀过程，(1)Q＝ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS＝0、(4)ΔS>0。上述四个关系中，正确的是 （） A.(2) (3) B.(1) (3) C.(1) (4) D.(2) (4) 7、1mol理想气体从300K，1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa，则该过程（） A.ΔS>0、ΔG>ΔA B.ΔS<0、ΔG<ΔA C.ΔS＝0、ΔG＝ΔA D.ΔA<0、ΔG＝ΔA 8、孤立体系发生一自发过程，则（） A.ΔA>0 B.ΔA＝0 C.ΔA<0 D.ΔA的符号不能确定 9、下列过程中ΔG＝0的过程是( ) A.绝热可逆且W＇＝0的过程 B.等温等容且W＇＝0的可逆过程 C.等温等压且W＇＝0的可逆过程 D.等温且W＇＝0的可逆过程 10、－ΔG (T，p) > -W＇的过程是( ) 甲苯的密度第二章热力学第二定律习题 1. 1L理想气体在3000 K时压力为1519.9 kPa，经等温膨胀最后体积变到10 dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。 解： 2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10 dm3其熵变又是多少？由此得到怎样的结论？ 解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程， ΔS = nRln(V2/V1)＝1×8.314×ln10 = 19.14J/K 对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于19.14J/K。 结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。 3. 0.5 dm3 343K水与0.1 dm3 303K水混合，求熵变。 解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = nCp,mln(T2/T1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS等于高温水的熵变ΔSh加上低温水的熵变ΔSc。 先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。 Q = nCp,m (T2 - T1) = (0.1ρ/M) Cp,m (T终-303) = (0.5ρ/M) Cp,m (343-T终) T终 = 336.3K ΔS = ΔSh +ΔSc = (0.5ρ/M) Cp,mln(336.3/343) + (0.1ρ/M) Cp,m ln(336.3/303) = (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303) = 2.35J/K 4. 有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的Cp,m＝24.14J/K?mol, 原子量为118.71，水的Cp,m=7 5.31J/K?mol。 解：先求锡和水的终态温度T终 Q ＝ n锡Cp,m，锡 (473-T终) ＝ n水Cp,m，水（T终－283） 热力学作业题答案 第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 2 2.52 2.5 60.5268.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P -?===???? 53168.314190.60.086640.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b =--+ ()()50.555 8.314323.15 3.22212.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?=--???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.6 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 65 4.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-4.将压力为2.03MPa 、温度为477K 条件下的2.83m 3NH 3压缩到0.142 m 3，若压缩后温度448.6K ，则其压力为若干？分别用下述方法计算：（1）Vander Waals 方程；（2）Redlich-Kwang 方程；（3）Peng- 热力学第二定律习题 一、热力学第二定律1．热传导的方向性①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体．②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．2．机械能内能转化方向性①热机定义：把内能转化为机械能的机器．能量：Q1＝W+Q2 效率：η100% ②机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化．3．第二类永动机不可制成①定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η＝100%的机器．②原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律4．热力学第二定律①两种表述：Ⅰ．不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．Ⅱ．不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化．②实质：自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性．③热力学第二定律是独立于第一定律的．5．能量耗散①定义：无法重新收集和利用的能量，这种现象为能量耗散．②反映了热现象宏观过程的方向性．二、有序、无序和熵1．能量的耗散与退化（1）能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．2﹑绝对零度不可能达到宇宙中存在着温度的下限—273.15℃，以这个下限为起点的温度叫做绝对温度，用T 表示，单位是开尔文，符号是K．绝对温度T和摄氏温度t之间的换 算关系是T＝t+273.15K，热力学零度不可达到．这个结论称为热力学第三定律．3．熵增加原理（1）原理：热力学第二定律有许多表述形式，因此可以将它表述为任何孤立的系统，它的总熵永远不会减少．即自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的，这个就是熵增加原理．（2）孤立系统：与外界没有物质交换．热交换，与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统．即强调了自发性．熵：表示孤立系统内能量的耗散和退化程度．一个系统的熵越大，就越接近平衡状态，就越不易转化．4．有序向无序的转化系统自发的过程总是从有序到无序的．熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高．第二步：【例题考点】【例题1】（2019房山区）下列热现象说法正确的是（）A．物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈C．水凝结成冰，说明水分子的热运动已停止D．空调制冷时，将热量从低温室内传到高温室外，说明热传递是随意的，不具有方向性【解析】A、温度是物体平均动能的标志，物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大，故A 正确。B、波涛汹涌的海水上下翻腾是宏观物体的运动，水分子热运动是微观粒子的运动，两者并不相同，故B错误。C、分子做永不停息的热运动，即使水凝结成冰，水分子的热运动也不会停止，故C错误。D、空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作，而不是热量自发地从低温物体传到高温物体，不能说明不存在方向性，故D 错误。【答案】A 【例题2】（2019唐山）下列说法正确的是（） 热力学第二定律 （r δ/0Q T =∑）→熵函数引出 0< (不可能发生的过程) 0= (可逆过程) 0>(自发、不可逆过程) S ?环) I R ηη≤ 不等式：) 0A B i A B S →→?≥ 函数G 和Helmholtz 函数A 的目的 A U TS ≡-，G H TS ≡- d d d d d d d d T S p V T S V p S T p V S T V p -+---+ W ' =0，组成恒定封闭系统的 可逆和不可逆过程。但积分时 要用可逆途径的V ~p 或T ~S 间 的函数关系。 应用条件： V )S =-(?p /?S )V , (?T /?p )S =(?V /?S )p V )T =(?p /?T )V , (?S /?p )T =-(?V /?T )p 应用：用易于测量的量表示不 能直接测量的量，常用于热力 学关系式的推导和证明 <0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程) 判据△A T ，V ，W ’=0 判据△G T ，p ，W ’=0 <0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程) 基本计算公式 /()/ r S Q T dU W T δδ ?==- ??, △S环=-Q体/T环△A=△U-△(TS) ，d A=-S d T-p d V △G=△H-△(TS) ，d G=-S d T-V d p 不同变化过程△S、△A、△G 的计算简单pVT 变化(常压 下) 凝聚相及 实际气体 恒温：△S =-Q r/T；△A T≈0 ，△G T≈V△p≈0(仅对凝聚相) △A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G 恒压变温 2 1 , (/) T p m T S nC T dT ?=?nC p,m ln(T2/T1) C p,m=常数 恒容变温 2 1 , (/) T V m T S nC T dT ?=?nC V,m ln(T2/T1) C V,m=常数 △A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G 理想气体 △A、△G 的计算 恒温:△A T=△G T=nRT ln(p2/p1)=- nRT ln(V2/V1) 变温：△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS) 计算△S△S=nC V,m ln(T2/T1)+nR ln(V2/V1) = nC p,m ln(T2/T1)-nR ln(p2/p1) = nC V,m ln(p2/p1)+ nC p,m ln(V2/V1) 纯物质两 相平衡时 T~p关系g?l或s两相 平衡时T~p关系 任意两相平衡T~p关系： m m d/d/ p T T V H ββ αα =??(Clapeyron方程) 微分式：vap m 2 d ln d H p T RT ? =(C-C方程) 定积分式：ln(p2/p1)=-△vap H m/R(1/T2-1/T1) 不定积分式：ln p=-△vap H m/RT+C 恒压相变化 不可逆：设计始、末态相同的可逆过程计 S=△H/T；△G=0；△A ≈0（凝聚态间相变） =-△n(g)RT (g?l或s) 化学 变化 标准摩尔生成Gibbs函数 r m,B G ?定义 r m B m,B B S S ν ?=∑，r m B f m,B B H H ν ?=? ∑， r m r m r m G H T S ?=?-?或 r m B f m,B G G ν ?=? ∑ G-H方程 (?△G/?T)p=(△G-△H)/T或[?(△G/T)/?T]p=-△H/T2 (?△A/?T)V=(△A-△U)/T或[?(△A/T)/?T]V=-△U/T2 积分式：2 r m0 ()//ln1/21/6 G T T H T IR a T bT cT ?=?+-?-?-? 应用：利用G-H方程的积分式，可通过已知T1时的△G(T1)或 △A(T1)求T2时的△G(T2)或△A(T2) 微分式 热力学第三定律及其物理意义 规定熵、标准摩尔熵定义 任一物质标准摩尔熵的计算热力学第二定律练习题及答案
热力学第二定律习题解答
第五章--热力学基础Word版
?E 表示内能增加，0W 系统对外界做功，0
高中物理-热力学第二定律练习题
第二章 热力学第一定律-概念题答案
热力学第二定律习题
热力学第二定律复习题及解答
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
第二章___热力学第二定律习题课部分答案
05_第五章 热力学第二定律
热力学第二定律试题
热力学第二定律习题详解
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题
热力学作业题答案复习课程
热力学第二定律习题
(完整word版)热力学第二定律复习题
相关主题
文本预览