第08章(热力学第二定律)习题答案

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 。

二 填空题1．在一个孤立系统内，一切实际过程都向着 的方向进行。

一概念选择题1．一个体系从一个特定的开始状态到终止状态总是有(A) Q途径1 = Q途径2(B) W途径1 = W途径2(C) ( Q - W)途径1 = ( Q - W)途径2(D) ｄU = 0, 与途径无关2．关于热量，以下说法中错误的是：（A）热量是系统与外界由于存在温差而传递的能量（B）热量是过程量（C）热量可以完全转化为功（D）系统吸收热量，其内能不一定改变3．关于准静态过程，以下说法中正确的是：（A）准静态过程要求系统在始末两个平衡态之间的中间状态都必须为平衡态（Ｂ）准静态过程是一个理想过程（Ｃ）准静态过程曲线上任一点所围成的面积是相等的（Ｄ）实际的准静态过程要求并不都是无线缓慢的进行的4．一定量理想气体的内能，以下说法错误的是：（A）与气体的自由度有关（B）与该系统中气体分子热运动剧烈程度有关（C）取决于系统温度（D）系统在状态变化的过程中，内能的改变量与系统所经历的具体变化过程有关5．以下过程中，系统内能不发生改变的是（A）等体过程（B）绝热过程（C）等温过程（D）等压过程6．对于某特定理想气体系统的等温过程和绝热过程，以下说法错误的是：（A）系统的绝热线可以与等温线相交（B）在绝热过程中，系统与外界无热量交换率（C）系统的绝热线和等温线相比，前者斜率小于后者斜（D）气体状态在发生变化的过程中，如果系统与外界传递的热量很少，其状态变化可以用绝热线表示7．对于热力学循环过程，以下说法错误的是（A）经过一个循环过程后，系统恢复到原状态（B）若要将热与功之间的转化持续进行下去，必须要利用循环过程（C）在循环过程中，系统所作的净功等于p-v图上所示循环所包围的面积（D）在循环过程中，系统的循环效率正比于其p-v图中封闭曲线的面积8．根据热力学第二定律可知（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）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程（D）一切自发过程都是不可逆的9．理想气体向真空作绝热膨胀后，则其温度和压强的变化为（A）温度不变，压强减小（B）温度降低，压强减小（C）温度升高，压强减小（D）温度不变，压强不变10．对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？（A）等体降压（B）等温膨胀（C）绝热膨胀（D）等压压缩11．一物质系统从外界吸收一定的热量，则系统的温度（A）一定升高（B）一定降低（C）保持不变（D）前三种均有可能12．热力学第一定律表明：（A）系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量（B）系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量（C）不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统作的功不等于系统传给外界的热量（D）热机的效率不可能等于113．一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定：(1)该理想气体系统在此过程中吸了热 (2)在此过程中外界对该理想气体系统作了正功(3)该理想气体系统的内能增加了 (4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功以上正确的断言是：（A）（1）、（3）（B）（2）、（3）（C）（3）（D）（3）、（4）14．根据热力学第二定律可知：（A）功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功V p O a bc d a' b' c' d' c ' d T 2 a b b ' c T 1VO p p O V a b (1) (2) pO V a b c （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 ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 （D ）一切自发过程都是不可逆的15．根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的（A ） 热量能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（B ） 功可以全部变为热，但热不能全部变为功 （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为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量16．一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17．“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功．”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？（A ）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律 （B ）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律（C ）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律 （D ）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律18．关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述：（1） 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功 （2） 一切热机的效率都只能够小于1（3） 热量不能从低温物体向高温物体传递 （4） 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的 以上这些叙述（A ）（2）、（4）正确 （B ）（2）、（3）、（4）正确 （C ）（1）、（3）、（4）正确 （D ）全部正确19．热力学第二定律表明：（A ）不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功（B ）在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功（C ）摩擦生热的过程是不可逆的（D ） 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体20．如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收的热量是:（A ） b 1a 放热，作负功；b2a 放热，作负功 （B ） b1a吸热，作负功；b2a 放热，作负功（C ） b1a 过程吸热，作正功；b2a 过程吸热，作负功 （D ）b1a 放热，作正功；b2a 吸热，作正功21．如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为da c b a ''，那么循环abcda 与da c b a ''所作的净功和热机效率变化情况是(A)净功增大，效率提高； (B)净功增大，效率降低 (C)净功和效率都不变 (D)净功增大，效率不变22．某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：Ⅰ(abcda )和Ⅱ(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等．设循环Ｉ的效率为η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ，循环Ⅱ的效率为'η，每次循环在高温热源处吸的热量为Q ′，则(A) η<'η,Q < Q ′(B) η>'η,Q > Q ′(C) η<'η,Q > Q ′(D) η>'η,Q <Q ′ 23．理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统对外作功W ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量E ∆的正负情况如下：(A)ΔE >0, Q >0, W <0 (B)ΔE >0, Q >0, W >0 (C)ΔE >0, Q <0, W <0 (D)ΔE <0, Q<0, W <0 24．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为（A ）1:1 （B ）5:9 （C ）5:7 （D ）9:525．如图所示，一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程(A) 是A →B (B) 是A →C (C) 是A →D (D) 既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多26．氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体)，它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量，则(A) 它们的温度升高相同，压强增加相同 (B) 它们的温度升高相同，压强增加不相同(C) 它们的温度升高不相同，压强增加不相同 (D) 它们的温度升高不相同，压强增加相同二 计算填空题1．两个相同的刚性容器，分别盛有可以看作理想气体的氢气和氦气，开始时二者温度、压强均相同，现将3J 热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若使氢气也升高到相同的温度，那么需要向氢气传递的热量为： 。

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211T 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211T 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211Q 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211TT -。

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21V 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？[ ]（A ）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功；（B ）其他循环的热机效率不可能达到可逆卡诺机的效率，可逆卡诺机的效率最高； （C ）热量不可能从低温物体传到高温物体； （D ）绝热过程对外做正功，则系统的内能必减少。

二、热力学第二定律 答案- 153 -二、热力学第二定律 答案一、选择题 ( 共152题 )1. 1 分 (0624) (B)2. 1 分 (0671) (C)3. 2 分 (0675) （C ）4. 2 分 (0693) (C)(2) 应改成“隔离体系经历一自发过程总是 d S > 0”。

(3) 应改成“自发过程的方向就是使隔离体系混乱度增加的方向”。

5. 2 分 (0694) (A)因为 η1= W 1/Q = (T 3-T 1)/T 3 , W 1= Q (1-T 1/T 3)η2= W 2/Q = (T 2-T 1)/T 2 , W 2= Q (1-T 1/T 2) 所以 W 1> W 26. 1 分 (0695) (C)7. 2 分 (0696) (B)因为 绝热可逆ΔS = 0 ，绝热不可逆∆S > 0。

所以 状态函数 S 不同，故终态不能相同。

8. 1 分 (0699) (D)因为 ΔH =ΔU +Δ(pV )，在孤立体系中 ΔU = 0，但Δ(pV ) 不一定等于零。

9. 2 分 (0705) (C)因为不同热力学判据的应用条件如下：ΔU S ,V ,W f =0≢0； ΔH T ,p , W f =0≢0ΔG T ,p ,W f =0= 0≢0； ΔS 隔离≣0故只有 (C) 符合条件。

10. 2 分 (0733) (A)W = 0, ΔU = QΔH = ΔU + Δ(pV ) = Q + pV - p 1V 1= Q + pVΔS = ΔH /T = (Q + pV )/373KΔF = ΔU - T ΔS = - pVΔG = ΔH - T ΔS = Q + pV - Q - pV = 011. 1 分 (0739) (A)12. 1 分 (0742) (B)因为钢瓶恒容，并和外界无功和热的交换， 所以 ΔU = 0。

13. 1 分 (0744) (B)因为 T = pV /nR ， V ↑ ， T ↑所以 ΔS =()21//d T p T C T T ⎰ ↑14. 2 分 (0746) (C) 15. 1 分 (0747) (D) 16. 2 分 (0754) (B)17. 2 分 (0757) (D)18. 1 分 (0758)] (C)因为 (∂Δr H m /∂T )p = ΔC p ,m = 0所以 (∂Δr S m /∂T )p = ΔC p ,m /T = 019. 1 分 (0768) (A)20. 1 分 (0772) (A) 因绝热不可逆过程的ΔS 体 > 021. 2 分 (0774) (D)22. 1 分 (0776) (C) 因为 Q R = 0 故ΔS = 023. 1 分 (0785) (B) 24. 2 分 (0787) (D) 25. 2 分 (0800) (B)26. 2 分 (0630) (B) 27. 2 分 (0805) (C)二、热力学第二定律 答案- 154 -28. 2 分 (0843) (C) 由于工作物质为理想气体，所以在等温膨胀和等温压缩步骤中ΔT = 0且ΔU = 0在绝热膨胀和绝热压缩步骤中 δQ R = 0，所以ΔS = 0故理想气体的卡诺循环 U －S 图应为一矩形如 (C)。

3.2.5 习题解答1. 有两个可逆热机的高温热源均为600K ，低温热源分别为400K 和300K 。

这两个热机分别经过一次循环操作后均从高温热源吸热5 kJ ，计算：(1)这两个热机的效率。

(2)经一次循环操作后可做的功及向低温热源放出的热。

解：(1) 2112160040033.3%600T T T η⎛⎫--=== ⎪⎝⎭ 2122260030050.0%600T T T η⎛⎫--===⎪⎝⎭ (2) ∵ 2WQ η-=∴ 1120.3335kJ 1.67kJ W Q η=-=-⨯=- 2220.55kJ 2.5kJ W Q η'=-=-⨯=- ∵ 121Q Q W +=-∴ 121(5 1.67)kJ 3.33kJ Q Q W =--=-+=- 同理 122(5 2.5)kJ 2.5kJ Q Q W ''=--=-+=- 2. 某电冰箱内的温度为273K ，室温为298K ，今欲使1kg 273K 的水变成冰，问最少需做多少功？此冰箱对环境放热若干？已知273K 时，冰的熔化热为3351kJ kg -⋅。

解：可逆制冷机的制冷效率为1121Q T W T T β==-21112982731335kJ 30.7kJ 273T T W Q T --⎛⎫==⨯⨯= ⎪⎝⎭21(33530.7)kJ 365.7kJ Q Q W =--=-+=-3. 2mol 某单原子分子理想气体其始态为105 Pa 、273K ，经过一绝热压缩过程至终态为4⨯105Pa 、546K 。

试求算S ∆，并判断此绝热过程是否为可逆过程。

解：因为是理想气体的单纯状态变化过程，所以21,m 12ln ln p T pS nC nR T p ∆=+51155461028.314 2.5ln ln J K 5.76J K 273410--⎛⎫=⨯⨯⨯+⋅=⋅ ⎪⨯⎝⎭ 因为该绝热过程的0S ∆>，所以此绝热过程是不可逆过程。

工程热力学课后答案工程热力学是学习热力学基础和热力学应用的重要课程。

虽然每节课上老师会解释和演示相关内容和实例，但是在课后掌握和巩固知识点就需要有答案作为参考。

因此，在本篇文章中，我将为大家提供一些工程热力学课后练习题的答案，希望能够对大家学习和复习工程热力学有所帮助。

1. 热力学第一定律表明什么？热力学第一定律是能量守恒定律，表明能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

2. 热力学第二定律表明什么？热力学第二定律是关于热力学过程可能发生的方向的规定。

它表明，热量不会自己从低温物体向高温物体流动，也不会使机械功完全转化为热量。

即，热量不能自发地从低温物体流向高温物体，而是需要一定的外力作用。

这个过程在自然中总是不可逆的。

3. 什么是熵？它的单位是什么？熵是热力学状态函数，通常用符号S表示，表示物体的无序程度。

在一个封闭系统中，熵的增加意味着该系统内部的无序程度增加。

熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。

4. 什么是焓？它的单位是什么？焓是热力学状态函数，通常用符号H表示，表示在恒定压力下，系统的总能量。

焓是一种状态函数，它只与系统的初始状态和结束状态有关，而与系统的历史路径无关。

焓的单位是焦耳（J）。

5. 什么是热容？它的单位是什么？热容是指物体在接受热量时所发生的温度变化。

它的单位是焦耳/开尔文（J/K）。

6. 什么是定常流动？定常流动是一种稳定状态，其中流体的流量、速度、温度和压力在空间和时间上都是恒定的，不随时间而变化。

7. 什么是等熵流动？等熵流动是一种不发生能量转化的流动过程，也称为绝热流动。

在这种流动中，热流量和机械功是恒定的，并且没有热交换。

在等熵流动中，熵保持不变。

8. 什么是朗肯循环？朗肯循环是一种理想的热力学循环，常用于内燃机以及蒸汽动力机的操作中。

朗肯循环包括四个过程：恒容热量加热、等熵膨胀、恒容冷却和等熵压缩。

9. 什么是布雷顿-珀西循环？布雷顿-珀西循环是一种用于产生电力的循环，常见于燃煤或天然气发电厂中。

热力学第二定律参考答案热力学第二定律参考答案热力学第二定律是热力学中的一条基本定律，它描述了热量的自然流动方向和热量转化的不可逆性。

热力学第二定律的提出和发展，对于我们理解自然界中的热现象和能量转化过程具有重要的意义。

本文将从热力学第二定律的历史背景、基本原理和应用等方面进行探讨。

热力学第二定律的历史背景可以追溯到19世纪初，当时物理学家们开始对热现象进行深入研究。

在这个时期，人们普遍认为热量是一种物质，即所谓的“热质”。

然而，随着科学的发展，人们逐渐认识到热量并不是一种物质，而是一种能量形式。

这一认识的转变为热力学第二定律的提出奠定了基础。

热力学第二定律的基本原理可以用不同的表述方式来描述，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。

克劳修斯表述指出，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是自发地从高温物体传递到低温物体。

这个表述可以用来解释为什么我们感觉到的热量总是从热的物体流向冷的物体。

开尔文表述则指出，不可能通过循环过程将热量完全转化为功而不产生其他影响。

这个表述可以用来解释为什么我们无法制造一个永动机，即从热源中获取无限的能量。

热力学第二定律的应用涵盖了广泛的领域，其中最重要的应用之一是热机的效率。

热机是将热能转化为功的装置，如汽车发动机和蒸汽机等。

根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，总是存在一定的能量损失。

这个能量损失被称为热机的热损耗，它限制了热机的效率提高的上限。

因此，热力学第二定律对于热机的设计和改进具有指导作用。

除了热机，热力学第二定律还可以应用于其他领域，如能源转化和环境保护等。

能源转化是指将一种形式的能量转化为另一种形式的能量，如化学能转化为电能。

根据热力学第二定律，能源转化过程总是伴随着能量的损失，因此我们需要在能源转化过程中尽量减少能量损失，提高能源利用效率。

环境保护方面，热力学第二定律的应用可以帮助我们理解能源消耗和环境污染的关系，从而制定相应的环境保护政策和措施。

2024高考物理热力学第二定律习题及答案热力学是物理学的一个重要分支，研究能量转化和物质间相互作用的规律。

而热力学的第二定律是其中最基本的定律之一，它揭示了能量的不可逆性和能量转化的方向性。

在2024年的高考物理考试中，热力学的第二定律将是考试的重点之一。

本文将针对2024高考物理热力学第二定律的习题进行详细解析，帮助同学们更好地理解和掌握这一知识点。

1. 以下哪个过程符合热力学第二定律？A.热量自发从低温物体传递到高温物体。

B.热量自发从高温物体传递到低温物体。

C.热量传递不受温度差影响。

D.热量自发从热源传递到冷藏室。

解析：根据热力学第二定律，热量自发从高温物体传递到低温物体，所以答案是B。

2. 对于一个绝热系统，下列哪项不是可能的？A.热力学过程是可逆的。

B.熵增是正数。

C.热力学过程是可压缩的。

D.熵绝不会减少。

解析：对于一个绝热系统，热力学过程是不可逆的，所以A选项不可能；熵增是不可逆过程的特征，所以B选项是正确的；绝热系统是不可压缩的，所以C选项也是正确的；根据热力学第二定律，熵绝不会减少，所以D选项是正确的。

因此，答案是C。

3. 某个物体从26°C的温度接触到100°C的热源，吸收了80J的热量，物体的初温是多少？解析：根据热力学第一定律，物体吸收的热量等于内能增加，可以表示为Q = ΔU。

因此，物体的初温可以通过ΔU = Q求出。

其中，ΔU = mcΔT，m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度的变化。

根据题目可知，ΔT = 100°C - 26°C = 74°C。

代入ΔU = Q的公式，可以得到ΔU = mcΔT，即m × c × 74 = 80。

根据物体的比热容，可以求出物体的质量，进而计算出物体的初温。

具体的计算方法请同学们按照公式进行计算。

通过以上三道题目的解析，我们可以看出，掌握热力学的第二定律对于解答物理习题非常重要。

热力学第二定律习题答案热力学第二定律习题答案热力学第二定律是热力学中的一个基本定律，它描述了热量的自发传递方向和热机效率的限制。

在学习热力学时，我们经常会遇到各种各样的习题，通过解答这些习题可以更好地理解和应用热力学第二定律。

在本文中，我将给出一些常见的热力学第二定律习题的答案，希望能对读者有所帮助。

1. 一个热机从高温热源吸收3000J的热量，向低温热源放出2000J的热量，求该热机的热机效率。

根据热力学第二定律，热机效率可以用以下公式表示：η = 1 - (Qc / Qh)其中，η表示热机效率，Qc表示向低温热源放出的热量，Qh表示从高温热源吸收的热量。

代入已知数据，可得：η = 1 - (2000J / 3000J) = 1 - 2/3 = 1/3所以该热机的热机效率为1/3。

2. 一个热机的热机效率为40%，从高温热源吸收5000J的热量，求该热机向低温热源放出的热量。

根据热力学第二定律的热机效率公式，可得：η = 1 - (Qc / Qh)其中，η表示热机效率，Qc表示向低温热源放出的热量，Qh表示从高温热源吸收的热量。

已知热机效率为40%，代入已知数据可得：0.4 = 1 - (Qc / 5000J)解方程可得：Qc = 5000J * (1 - 0.4) = 5000J * 0.6 = 3000J所以该热机向低温热源放出的热量为3000J。

3. 一个热机从高温热源吸收1000J的热量，向低温热源放出的热量为200J，求该热机的热机效率。

根据热力学第二定律的热机效率公式，可得：η = 1 - (Qc / Qh)其中，η表示热机效率，Qc表示向低温热源放出的热量，Qh表示从高温热源吸收的热量。

代入已知数据，可得：η = 1 - (200J / 1000J) = 1 - 1/5 = 4/5所以该热机的热机效率为4/5。

通过以上习题的解答，我们可以看到热力学第二定律在实际问题中的应用。

通过计算热机效率，我们可以评估热机的性能，并且根据热力学第二定律，热量自发传递的方向总是从高温物体向低温物体。

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。

二填空题1．在一个孤立系统内，一切实际过程都向着的方向进行。

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℃，101.325 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VU S ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭=（ ） (1) (2) (3) (4) T p S pA 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。

第三章热力学第二定律【复习题】【1】指出下列公式的适用范围。

（1）S R n ln x ;min B BB（2）S nR ln p1C P lnT2nR lnV2C v ln T2; p2T1V1T1（3）dU TdS pdV；（4）G Vdp（5）S, A, G作为判据时必须满足的条件。

【解】（ 1）封闭体系平衡态，理想气体的等温混合，混合前后每种气体单独存在时的压力都相等，且等于混合后气体的总压力。

（ 2）非等温过程中熵的变化过程，对一定量的理想气体由状态 A （ P1、V 1、 T1）改变到状态 A （ P2、 V 2、 T2）时，可由两种可逆过程的加和而求得。

（ 3）均相单组分（或组成一定的多组分）封闭体系，非体积功为成可变的多相多组分封闭体系，非体积功为 0 的可逆过程。

0 的任何过程；或组（4）非体积功为 0，组成不变的均相封闭体系的等温过程。

（5）S：封闭体系的绝热过程，可判定过程的可逆与否；隔离体系，可判定过程的自发与平衡。

A ：封闭体系非体积功为0 的等温等容过程，可判断过程的平衡与否；G：封闭体系非体积功为 0 的等温等压过程，可判断过程的平衡与否；【2】判断下列说法是否正确，并说明原因。

（1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的；（2）凡熵增加过程都是自发过程；（3）不可逆过程的熵永不减少；（4）系统达平衡时，熵值最大， Gibbs 自由能最小；（5）当某系统的热力学能和体积恒定时，S<0的过程不可能发生；（6）某系统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态，先在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆过程；（7）在一个绝热系统中，发生了一个不可逆过程，系统从状态 1 变到了状态2，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了；（8）理想气体的等温膨胀过程，U0 ，系统所吸的热全部变成了功，这与法不符；（9）冷冻机可以从低温热源吸热放给高温热源，这与Clausius 的说法不符；（10）C p恒大于C V。

高中物理热力学第二定律课后习题答案及解析练习与应用1．汽车行驶时，要消耗汽油。

尽量详尽地说明：汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周围环境的内能。

解析：化学能变成了汽缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能，汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能；汽缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能，使用蓄电池时，这部分化学能转化为电能，又通过车灯转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能。

2．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？（1）一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。

（2）蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。

（3）桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。

（4）电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。

解析：（1）不会发生；热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，因为违背热力学第二定律。

（2）不会发生；蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生。

（3）可以发生；桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离，其中系统的势能减少了，不违背热力学第二定律。

（4）可以发生；电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生。

3．一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间中，房间就变冷了。

这种方法可行吗？请说明道理。

解析：因为电冰箱的制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气的热量，与此同时，冰箱内部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会降低，反而，电动机工作时，会将一部分电能转化为内能，故室内温度会有少许升高。

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 B100kPa 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22 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）)(1122su p nRT p nRT p --=， K400546.2022.405)(5.11221211212====-=-T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，（2）Q 2 = 0，T T p p 3223111535325=-=-=--()γγγγ，， T T 320.42303==-()K（3）∆V = 0，W 3 = 0，Q U nC T T V 3343232831450030314491==-=⨯⨯⨯-=∆,()[.(.)].m J kJp p T T 434350030310131671==⨯=(.).kPa kPa 整个过程：Q = Q 1 + Q 2+ Q 3 =4.91kJ ，∆U = 0，∆H = 0，Q + W = ∆U ，故W =－Q =－4.91 kJ∆S nR p p ==⨯=--ln (.ln ..).141128314405616711475J K J K ··[导引]本题的变化过程为单纯pVT 变化，其中U 、H 和S 是状态函数，而理想气体的U 和H 都只是温度的函数，始终态温度未变，故∆U = 0，∆H = 0。