热力学第二定律作业

热力学第二定律一、选择题1. 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 。

2. 下列计算熵变公式中，哪个是错误的：(A) 水在25℃、p 下蒸发为水蒸气：T G H S ∆-∆=∆；(B) 任意可逆过程：R T Q dS ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ； (C) 环境的熵变：环体系环境T Q S -=∆；(D) 在等温等压下，可逆电池反应：T HS ∆=∆。

3. 1mol 双原子理想气体的()V T H ∂∂是：(A) 1.5R ； (B) 2.5R ； (C) 3.5R ；(D) 2R 。

4. 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5. 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 。

6. 计算熵变的公式⎰+=∆T pdV dU S 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 ；(C) 理想气体的任意变化过程 ； (D) 封闭体系的任意变化过程。

7. 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 ；(C) ∆H 与T 无关，∆S 与T 有关，∆G 与T 有关 ；(D) ∆H 与T 无关，∆S 与T 有关，∆G 与T 无关 。

8. 熵是混乱度的量度，下列结论中不正确的是：(A) 同一种物质的()()()s l g m m m S S S >>；(B) 同种物质温度越高熵值越大 ；(C) 分子内含原子数越多熵值越大 ；(D) 0K 时任何纯物质的熵值都等于零 。

《热力学第二定律》作业1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 23,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。

解：1111112,212167.86273298ln)314.825)(5(10ln)314.8)(5(ln )(ln ln21---ΘΘ--⋅-=⋅⋅⨯+⨯⋅⋅=++=+=∆⎰K J KKmol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT TC p p nR S m V T T p2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ∆，H ∆ ，S ∆，W 和Q 的值。

(1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀；(3) 对抗恒外压100kPa 。

解：(1)可逆膨胀0=∆U ，0=∆HkJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 331112=⋅⋅===--124.1530057.4-⋅===∆K J KkJT Q S (2) 真空膨胀0=W ，0=∆U ，0=∆H ，0=Q S ∆同(1)，124.15-⋅=∆K J S(3) 对抗恒外压100kPa 。

由于始态终态同(1)一致,所以U ∆，H ∆ ，S ∆同(1)。

0=∆U ，0=∆H124.15-⋅=∆K J SkJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=∆==3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ∆，H ∆ ，A ∆，G ∆，S ∆，iso S ∆，W 和Q 的值。

(1) 等温可逆压缩；(2) 等外压为600kPa 时的压缩。

第二章热力学第二定律一. 选择题：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 = 02. 熵变△S 是(1) 不可逆过程热温商之和(2) 可逆过程热温商之和(3) 与过程无关的状态函数(4) 与过程有关的状态函数以上正确的是（(A) 1，2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4 3. 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 = 04. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程（）(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) 不能断定(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5. P⊖、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？(A) △U (B) △H (C) △S (D) △G6. 在绝热恒容的反应器中，H2和Cl2化合成HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？( )(A) △r U m(B) △r H m(C) △r S m(D) △r G m7. 在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为：( ) (A) 大于零(B) 等于零(C) 小于零(D) 不能确定8. H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（）(A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0(D) △G = 09. 在270K,101.325kPa 下，1mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为：( )(A) △S体系< 0 ，△S环境< 0 (B) △S体系< 0 ，△S 环境> 0 (C) △S体系> 0 ，△S环境< 0(D) △S体系> 0 ，△S环境> 010. 1mol 的单原子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度是300K，压力为1013250Pa。

热力学第二定律1、理想气体在可逆的绝热膨胀过程中熵 不变 。

2、在隔离物系中发生一具有一定速度的变化，则物系的熵 总是增大 。

3、在-20℃和101.325Kpa 下，1mol 的过冷水结成冰，则物系、环境及总熵变应该是000S Δ>总 。

S S Δ<Δ>环系,,4、1mol 的理想气体在T K 时经一等温可逆膨胀过程，则对于物系0S Δ> 。

5、1mol 的理想气体经绝热自由膨胀使其体积增大10倍，则该物系的熵变为19.1J/K S Δ= 。

6、1mol 的纯液体在其正常沸点时完全汽化，该过程中增大的量是 熵 。

（填“蒸气压”、“气化热”、“熵”、“自由焓” ）9、在300K 时，5mol 的理想气体由1L 等温可逆膨胀到10L ，则此过程的ΔS 是 11.51R 。

13、在273K 和101.325Kpa 下，水的化学位2H O(l)μ和水汽的化学位2H O(g)μ的关系是22H O(g)H O(l)μμ> 。

14、对含有k 个组分的均相物系的某个容量性质Z ，则可用来描述改物系的函数关系形式是12k (,,,,)Z f T p n n n ="。

15、对于1mol 范德华气体，应用d d d F S T p V =−−求TS V ∂⎛⎞⎜⎟∂⎝⎠时，应等于R V b − 。

16、和在绝热的钢瓶中反应生成水，物系的温度升高了，此时热力学函数何者为零：2H 2O U Δ 。

17、和混合气体的可逆绝热压缩过程中热力学函数何者为零：2N 2O S Δ 。

18、298K 、101.325KPa 下，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为2L （溶有0.5mol 萘）；第二瓶为1L （溶有0.25mol 萘）。

若以μ1和μ2分别表示两瓶中萘的化学位，则μ1和μ2的关系是12μμ= 。

19、的适用条件是d d G S T V =−+d p 除膨胀功外无其它功的封闭体系 。

四、概念题（一） 填空题1.在高温热源T 1和低温热源T 2之间的卡诺循环, 其热温熵之和()1212Q Q T T +=。

循环过程的热机效率()η=。

2.任一不可逆循环过程的热温熵之和可以表示为()0Q T δ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰ 不可逆。

3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的()sys 0S ∆；()amb0S ∆。

4.系统经可逆循环后,S ∆（ ）0, 经不可逆循环后S ∆（ ）。

（填>,=,<）。

5.某一系统在与环境300K 大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ 的功,则系统与环境交换的热()Q =；()sys S ∆=；()amb S ∆=。

6.下列过程的△U 、△H 、△S 、△G 何者为零？⑴ 理想气体自由膨胀（ ）；⑵ H 2（g ）和Cl 2（g ）在绝热的刚性容器中反应生成HCl （g ）的过程( )；⑶ 在0 ℃、101.325 kPa 下水结成冰的相变过程（ ）。

⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。

⑸ 实际气体节流膨胀过程（ ）。

7.一定量理想气体与300K 大热源接触做等温膨胀,吸热Q =600kJ,对外所做功为可逆功的40%,则系统的熵变()S ∆=。

8. 1 mol O 2(p 1,V 1,T 1)和1 mol N 2(p 1,V 1,T 1)混合后，总压为2 p 1，总体积为V 1，温度为T 1，此过程的△S （ ）0（填＞，＜或＝，O 2和N 2均可看作理想气体）。

9.热力学第三定律用公式表示为：()()*m S =。

10. 根据 d G =－S d T+V d p 可知任一化学反应的（1）r m ΔTG p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭（ ）； （2）r m ΔPG T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）； （3）r m ΔPV T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）。

11.某理想气体在500 K 、100 kPa 时,其m TS p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ( )（要求填入具体数值和单位）。

第二章热力学第二定律习题一、填空题1. H2O（l）在80℃，101.325 kPa下蒸发，状态函数（U、S、H、A、G）改变值不为零的有。

2.常压下，过冷水凝结成同温度的冰，则∆S体0，∆S总0。

3.i.g.任一不可逆过程回到始态，其体系∆S体0，∆S环0。

4.热温商δQ/T经证明为状态函数，其积分值必与熵变相等。

5. 100℃，1.5p的水蒸气变成100℃，p的液体水，ΔS______ 0, ΔG ______ 0。

6. 选择―>‖、―<‖、―=‖理想气体经节流膨胀，△S _____ 0，△G _____ 0.二、选择题1.在等温等压下进行下列相变：H2O (s,-10℃, p) = H2O (l,-10℃, p)在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( )(1) ⎰δQ/T= ΔfusS(2) Q= Δfus H(3) Δfus H/T= Δfus S(4) －Δfus G = 最大净功(A) (1)，(2)(B) (2)，(3)(C) (4)(D) (2)2.纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则：( )(A) Δvap U=Δvap H，Δvap F=Δvap G，Δvap S> 0(B) Δvap U<Δvap H，Δvap F<Δvap G，Δvap S> 0(C) Δvap U>Δvap H，Δvap F>Δvap G，Δvap S< 0(D) Δvap U<Δvap H，Δvap F<Δvap G，Δvap S< 03. 1 mol液苯，在其标准沸点下蒸发，则（）保持不变：（A）内能(B) 蒸汽压(C) 焓(D) 熵（E）体积（F）汽化热（G）A （H）G 4．H2（g）和O2（g）在绝热密闭钢瓶中反应生成水为零者是（）（A）ΔU(B) ΔH (C) ΔS(D) ΔG5.克劳修斯－克拉贝龙方程只适用于（）(A) 水在25℃，1atm空气中蒸发(B) 水在其标准沸点下蒸发达平衡(C) 水在其冰点时的固液相平衡(D)水在三相点时平衡6.公式－ΔG＝W′适用于（）(A) 孤立体系中的可逆过程(B) 封闭体系等温等压下可逆过程 (C) 封闭体系恒温恒容过程(E) 以上过程 7.100℃，105Pa 的水蒸气变成100℃，5×104Pa 的水蒸气，该过程的ΔG 与ΔA 的关系是（ ） A.ΔG=ΔA=0 B.ΔG=ΔA<0 C.ΔG<ΔA D.ΔG>ΔA.8. 下列各式中，哪个是化学势（ ）A.jn p T i n U ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ B.,,j i T P n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ C.jnp T i n H ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ D.,,j i T P n G n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 9. 在定温定压下，二组分混合形成理想溶液，下列哪个函数的变化值正确（ ）A.ΔS=0B.ΔV=0C.ΔG=0D.ΔA=0 10. 100℃，105Pa 的水蒸气变成100℃，5×104Pa 的水蒸气，该过程的ΔG 与ΔA 的关系是（ ） A.ΔG=ΔA=0 B.ΔG=ΔA<0 C.ΔG<ΔA D.ΔG>ΔA.11.从热力学四个基本方程可导出VU S ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）（A ）T A V ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ （B ）P H S ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ （C ）S U V ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ （D ）PG T ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭12. 工作在100℃和25℃的两个大热源间的卡诺热机，其效率为( ) (A)20%(B)25%(C)75%(D)100%13单原子理想气体的R )2/3(,v C m =，温度由Ｔ１变到Ｔ２时，等压过程体系的熵变P S ∆与等容过程熵变V S ∆之比是：( )（A ）１∶１ （B ）２∶１（C ）３∶５(D)５∶３14. 下面诸式中不能称为基尔霍夫公式的是 ( ) （A ）m p pmC TH ,∆=⎪⎭⎫⎝⎛∂∆∂ （B ）⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m p m m dT C T H T H(C) ⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m V m m dT C T U T U （D ）p pC T H =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂15. 一隔板两端，左边装有25℃、1×P θ、0.2mol O 2，右边装有25℃、1×P θ、0.8mol O 2，均视为理想气体，当抽走隔板后，混合过程的ΔS 为A 、0.994J·k -1B 、0C 、4.16J·k -1D 、－4.16J·k -116. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?( )(A) Q =0 (B) W =0 (C) ΔU =0 (D) ΔH =0三、计算题1. 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p /Pa) = 11.454 - 1864.8/(T /K) （固体） (1) lg(p /Pa) = 9.870 - 1453/(T /K) （液体） (2)试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力(4) 三相点的摩尔熔化熵2. 将495.5 K,600 kPa 的 1 mol N 2绝热可逆膨胀到100 kPa ，试求该过程的Q ,W ,ΔU ,ΔH ,ΔF ,ΔG ,ΔS ,ΔS 隔离。

《热力学第二定律》作业设计方案一、作业设计的背景热力学第二定律是热力学的重要定律之一，它揭示了自然界中能量转化和传递的方向性。

对于学生来说，理解和掌握热力学第二定律具有一定的难度，因此需要通过精心设计的作业来帮助他们加深对这一概念的理解和应用。

二、作业设计的目标1、帮助学生深入理解热力学第二定律的内涵和表述。

2、培养学生运用热力学第二定律分析和解决实际问题的能力。

3、提高学生的逻辑思维和科学推理能力。

4、激发学生对热力学的兴趣，培养科学探索精神。

三、作业的类型与内容（一）概念理解类作业1、简答题请简述热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述。

解释为什么热力学第二定律表明了热传递的方向性。

2、判断题热量总是从高温物体自发地传递到低温物体，这种说法是否符合热力学第二定律？（）第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律。

（）（二）计算应用类作业1、计算题有一个热机，从高温热源吸收 1000 J 的热量，向低温热源放出 600 J 的热量，计算该热机的效率。

如果要使其效率提高到 60%，需要对热机进行怎样的改进？一制冷机从低温热源吸收 200 J 的热量，向高温热源放出 400 J 的热量，计算该制冷机的制冷系数。

2、分析题分析一个实际的热机工作过程，指出哪些环节可能导致效率降低，并根据热力学第二定律提出改进的建议。

考虑一个绝热容器，内部被隔板分成两部分，分别装有不同温度的气体。

当隔板被抽去后，气体发生混合。

分析这个过程中热力学第二定律是如何起作用的。

（三）拓展探究类作业1、调研题调研生活中常见的热学现象，如空调、冰箱的工作原理，分析其中如何体现了热力学第二定律。

了解一些新型能源技术，如太阳能热水器、地热发电等，探讨它们与热力学第二定律的关系。

2、讨论题讨论热力学第二定律对人类社会发展的影响，例如能源利用和环境保护方面。

有人提出，如果能够突破热力学第二定律，将极大地改变人类的生活。

请思考这种观点的合理性，并阐述你的理由。