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热力学第二定律热力学第二定律是热力学领域中的基本定律之一，它描述了自然界中的物质运动和能量转化的方向性。
本文将详细介绍热力学第二定律的概念、原理及其在热力学系统中的应用。
1. 热力学第二定律的概念热力学第二定律是指在孤立系统中，任何自发过程都会导致熵的增加，而不会导致熵的减少。
其中，孤立系统是指与外界没有物质和能量交换的系统，熵是描述系统无序程度或混乱程度的物理量。
2. 热力学第二定律的原理热力学第二定律有多种表述形式，其中最常用的是凯尔文-普朗克表述和克劳修斯表述。
2.1 凯尔文-普朗克表述凯尔文-普朗克表述认为不可能通过单一热源从热能的完全转化形式（即热量）中提取能量，并将其完全转化为功。
该表述包括两个重要概念：热机和热泵。
热机是指将热能转化为功的设备，而热泵则是将低温热源的热量转移到高温热源的设备。
2.2 克劳修斯表述克劳修斯表述认为不可能存在这样的过程：热量从低温物体自发地传递到高温物体。
这一表述可由热力学第一定律和熵的概念推导得出。
3. 热力学第二定律的应用热力学第二定律在能量转化和机械工程领域具有广泛的应用。
以下将介绍几个实际应用。
3.1 热机效率根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，即不可能将一定量的热能完全转化为功。
热机的效率定义为输出功与输入热量之比，常用符号为η。
根据卡诺热机的理论，热机的最高效率与工作温度之差有关。
3.2 热力学循环过程热力学循环过程是指系统在经历一系列状态变化后，最终回到初始状态的过程。
根据热力学第二定律，热力学循环过程中所涉及的热机或热泵的效率不可能大于卡诺循环的效率。
3.3 等温膨胀过程等温膨胀过程是热力学第二定律的应用之一。
在等温膨胀过程中，系统与热源保持恒温接触，通过对外做功来改变系统的状态。
根据热力学第二定律，等温膨胀过程无法实现自发进行，必须进行外界功输入才能实现。
4. 热力学第二定律的发展和突破随着科学技术的发展，人们对热力学第二定律的认识不断深化。
热力学第二定律具体内容：热力学第二定律是热力学定律之一,是指热永远都只能由热处转到冷处.热力学第二定律是描述热量的传递方向的分子有规则运动的机械能可以完全转化为分子无规则运动的热能；热能却不能完全转化为机械能.此定律的一种常用的表达方式是,每一个自发的物理或化学过程总是向著熵（entropy）增高的方向发展.熵是一种不能转化为功的热能.熵的改变量等于热量的改变量除以绝对温度.高、低温度各自集中时,熵值很低；温度均匀扩散时,熵值增高.物体有秩序时,熵值低；物体无序时,熵值便增高.现在整个宇宙正在由有序趋于无序,由有规则趋于无规则,宇宙间熵的总量在增加.克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化.开尔文表述不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响.开尔文表述还可以表述成：第二类永动机不可能造成.若要简捷热能不能完全转化为机械能,只能从高温物体传到低温物体。
二、热力学第二定律(601题)一、选择题 ( 共152题 )1. 1 分 (0624)理想气体绝热向真空膨胀，则： ( )(A) ΔS = 0，W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0(C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG = 02. 1 分 (0671)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) 43. 2 分 (0675)理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中体系的熵变∆S体及环境的熵变∆S环应为：（）(A) ∆S体>0，∆S环=0 （B）∆S体<0，∆S环=0(C) ∆S体>0，∆S环<0 （D）∆S体<0，∆S环>04. 2 分 (0693)下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH相变/T相变(2) 体系经历一自发过程总有 d S > 0(3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零两者都不正确者为： ( )(A) (1)，(2) (B) (3)，(4)(C) (2)，(3) (D) (1)，(4)5. 2 分 (0694)有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作：(1) 从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(Q-W1)(2) T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周, 对外作功W2，放给T1热源 (Q-W2) 的热量则上述两过程中功的大小为： ( )(A) W1> W2 (B) W1= W2 (C) W1< W2 (D) W1≥W26. 1 分 (0695)求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS时，可以通过以下哪个途径求得？ ( )(A) 始终态相同的可逆绝热过程(B) 始终态相同的可逆恒温过程(C) 始终态相同的可逆非绝热过程(D) (B) 和 (C) 均可7. 2 分 (0696)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) 从同一始态出发，不可能达到同一终态(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8. 1 分 (0699)对于孤立体系中发生的实际过程，下列各式中不正确的是： ( )(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) ΔS > 0 (D) ΔH = 09. 2 分 (0705)理想气体从状态 I 经自由膨胀到状态 II，可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性？ ( )(A) ΔH (B) ΔG (C) ΔS (D) ΔU10. 2 分 (0733)p$，100℃下，1mol H2O(l)与 100℃大热源接触，使水在真空容器中汽化为 101.325 kPa的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔF，下列答案哪个是正确的？( )11. 1 分 (0739)对实际气体的节流膨胀过程，有 ( )(A) ΔH = 0 (B) ΔS = 0 (C) ΔG = 0 (D) ΔU = 012. 1 分 (0742)H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程： ( )(A) ΔH = 0 (B) ΔU = 0 (C) ΔS = 0 (D) ΔG = 013. 1 分 (0744)选择正确答案，将其标号字母填入括号内。
理想气体恒压膨胀，其熵值如何变化？ ( )(A) 不变 (B) 增大 (C) 减小 (D) 不能确定14. 2 分 (0746)恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？ ( )(A) ΔU(B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG15. 1 分 (0747)在p $，273.15 K下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？ ( )(A) ΔU(B) ΔH(C) ΔS (D) ΔG16. 2 分 (0754)下列表达式中不正确的是：(A) (U/V)S = -p（适用于任何物质）(B) d S = Cp dln(T/K)- nR dln(p/p$) （适用于任何物质）(C) (S/V)T = (p/T)V（适用于任何物质）(D) (U/p)T = 0 （适用于理想气体）17. 2 分 (0757)理想气体的 atto 循环由下面四个可逆步骤构成：(A) 气体绝热可逆压缩(B) 恒容升温，气体从环境吸热(C) 气体经绝热膨胀作功(D) 恒容降温回到原态该循环过程的T－S图为： ( )18. 1 分 (0758)已知某可逆反应的 (Δr H m/T)p= 0，则当反应温度降低时其熵变Δr S m： ( )(A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断19. 1 分 (0768)水在 100℃，p$下沸腾时，下列各量何者增加？ ( ) (A) 熵 (B) 汽化热(C) 吉布斯自由能 (D) 蒸气压20. 1 分 (0772)在绝热条件下，用大于气筒内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为： ( )(A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定21. 2 分 (0774)一体系经过 A,B,C 三条不同的途径由同一始态出发至同一终态。
其中 A,B 为可逆途径，C 为不可逆途径，则下列有关体系的熵变ΔS的七个等式为：（Q A，Q B，Q C分别为三过程中体系吸的热）其中错误的是： ( )(A) (5)，(6) (B) (1)，(4) (C) (2)，(3) (D) (5)，(7)22. 1 分 (0776)在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正确的是: ( )(A) ΔU= 0 (B) ΔF= 0 (C) ΔS= 0 (D) ΔG = 023. 1 分 (0785)将 1 mol 甲苯在 101.325 kPa，110 ℃（正常沸点）下与 110 ℃的热源接触，使它向真空容器中汽化，完全变成 101.325 kPa 下的蒸气。
该过程的： ( )(A) Δvap S m= 0 (B) Δvap G m= 0 (C) Δvap H m= 0 (D) Δvap U m= 024. 2 分 (0787)单原子分子理想气体的C V, m=(3/2)R,温度由T1变到T2时，等压过程体系的熵变ΔS p与等容过程熵变ΔS V之比是： ( )(A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 325. 2 分 (0800)纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( )(A) Δvap U$=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$< 026. 2 分 (0630)夏季在四周均绝热的室内将电冰箱门打开,接通电源,则室内的温度将：( )（A）降低 (B) 升高 (C) 不变 (D) 不能确定是升高还是降低27. 2 分 (0805)2 mol H2和 2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体，起始时为常温常压。
则：( )(A) Δr U = 0，Δr H = 0，Δr S > 0，Δr G < 0(B) Δr U < 0，Δr H < 0，Δr S > 0，Δr G < 0(C) Δr U = 0，Δr H > 0，Δr S > 0，Δr G < 0(D) Δr U > 0，Δr H > 0，Δr S = 0，Δr G > 028. 2 分 (0843)可以用U -S坐标对气体循环过程作出图解，指出下面哪一个图代表理想气体经历卡诺循环的U -S图。
( )(A) 等温膨胀 (B) 绝热膨胀(C) 等温压缩 (D) 绝热压缩29. 2 分 (0844)在等温等压下进行下列相变：H2O (s,-10℃, p$) = H2O (l,-10℃, p$)在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( )(1) ⎰δQ/T= Δfus S(2) Q= Δfus H(3) Δfus H/T= Δfus S(4) －Δfus G = 最大净功(A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2)30. 2 分 (0845)室温下，10p$的理想气体绝热节流膨胀至 5p$的过程有：(1) W > 0 (2) T1> T2(3) Q= 0 (4) ΔS > 0其正确的答案应是： ( )(A) (3)，(4) (B) (2)，(3) (C) (1)，(3) (D) (1)，(2)31. 2 分 (0846)1 mol 理想气体在室温下进行恒温不可逆膨胀 (Q = 0 )，使体系体积增大一倍，则有：ΔS体系/J·K-1·mol-1; ΔS环境/J·K-1·mol-1; ΔS隔离/J·K-1·mol-1( )(A) 5.76 - 5.76 0(B) 5.76 0 5.76(C) 0 0 0(D) 0 5.76 5.7632. 2 分 (0847)101.325 kPa，-5℃时，H2O(s)−−→H2O(l)，其体系熵变： ( )(A) Δfus S体系＞0 (B) Δfus S体系＜ 0(C) Δfus S体系≤0 (D) Δfus S体系＝ 033. 1 分 (0851)在 270 K,101.325 kPa 下，1 mol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) ΔS体系< 0 ，ΔS环境< 0 (B) ΔS体系< 0 ，ΔS环境> 0(C) ΔS体系> 0 ，ΔS环境< 0 (D) ΔS体系> 0 ，ΔS环境> 034. 1 分 (0852)物质的量为n的理想气体从T1, p1, V1变化到T2, p2, V2，下列哪个公式不适用 (设C V, m为常数)？ ( )(A) ΔS = nC p, m ln(T1/T2) + nR ln(p2/p1)(B) ΔS = nC V, m ln(p2/p1) + nC p,m ln(V2/V1)(C) ΔS = nC V, m ln(T2/T1) + nR ln(V2/V1)(D) ΔS = nC p, m ln(T2/T1) + nR ln(p1/p2)35. 1 分 (0854)用 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀），求得ΔS = 19.16 J·K-1，则体系的吉布斯自由能变化为：( )(A) ΔG= 19.16 J (B) ΔG < 19.16 J(C) ΔG > 19.16 J (D) ΔG = 036. 2 分 (0867)在 101.325 kPa 压力下，1.5 mol H 2O(l) 由 10℃ 升至 50℃，已知 H 2O(l) 的平均摩尔定压热容为 75.295 J· K -1· mol -1，则此过程中体系的熵变为：( )(A) 6.48 J· K -1 (B) 1.8225 k J· K -1(C) 78.94 J· K -1 (D) 14.93 J· K -137. 2 分 (0868)(1) 理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀，吸热Q ，所作的功是变到相同终态的最大功的 20％，则体系的熵变为： ( )(A) Q /T (B) 0(C) 5Q /T (D) - Q /T(2) 体系经历一个不可逆循环后 ( )(A) 体系的熵增加 (B) 体系吸热大于对做作的功(C) 环境的熵一定增加 (D) 环境的内能减少38. 2 分 (0869)(1) NaOH 溶解于水(2) 水溶液中，Ag ++ 2NH 3(g)−−→[Ag(NH 3)2]+(3) HCl 气体溶于水，生成盐酸 (4) 2KClO 3(s) −−→2KCl(s) + 3O 2(g) (5) NH 4Cl(s) −−→NH 3(g) + HCl(g) 上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是： ( )(A) (2)，(3) (B) (1)，(4)(C) (4)，(5) (D) (1)，(2)39. 2 分 (0872)某化学反应在300 K, p 下于烧杯中进行，放热 60 kJ·mol -1，若在相同条件下安排成可逆电池进行，吸热 6 kJ·mol -1，则 ( )(1) 该体系的熵变为：(A) –200 J·K -1·mol -1 (B) 200 J·K -1·mol -1(C) –20 J·K -1·mol -1 (D) 20 J·K -1·mol -1(2) 当反应进度 = 1mol 时，可能做的最大非膨胀功为： ( )(A) -54 kJ (B) 54 kJ (C) -66 kJ (D) 66 kJ40. 1 分 (0875)在绝热恒容的反应器中，H 2和 Cl 2化合成 HCl ，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？ ( )(A) Δr U m (B) Δr H m (C) Δr S m (D) Δr G m41. 2 分 (0876)1mol 理想气体从p 1,V 1,T 1分别经：(1) 绝热可逆膨胀到p 2,V 2,T 2(2) 绝热恒外压下膨胀到/2p ,/2V ,/2T 若p 2=/2p ,则： ( ) (A) /2T =T 2, /2V =V 2, /2S =S 2 (B) /2T >T 2, /2V <V 2, /2S <S 2 (C) /2T >T 2, /2V >V 2, /2S >S 2 (D) /2T <T 2, /2V <V 2, /2S <S 242. 2 分 (0889)理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变S 体及环境熵变S环应为： ( ) (A) S 体> 0 , S 环< 0 (B) S 体< 0 , S 环> 0 (C) S 体> 0 , S 环= 0 (D) S 体< 0 , S 环= 043. 2 分 (0890)理想气体在绝热条件下,经恒外压压缩至稳定,此变化中的体系熵变S 体及环境熵变S环应为： ( ) (A) S 体> 0 , S 环< 0 (B) S 体< 0 , S 环> 0 (C) S 体> 0 , S 环= 0 (D) S 体< 0 , S 环= 044. 2 分 (0891)在101.3 kPa 下,110℃的水变为110℃水蒸气,吸热Q p ,在该相变过程中下列哪个关系式不成立? ( ) (A) S 体> 0 (B) S 环不确定 (C) S 体+S 环> 0 (D) S 环< 045. 2 分 (0892)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p 1=101.3 kPa , V 1=2dm 3,T 1=273.2 K ；右气室内状态为p 2=101.3 kPa,V 2=1 dm 3,T 2=273.2 K ；现将气室中间的隔板抽掉,使两部分气体充分混合。
