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热力学习题及答案

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工程热力学习题集(含答案)

工程热力学习题集(含答案)
2
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
例 2.5 图
5
【解】 以例 2.5 图中入口、开口和开口系组成的闭口系为研究对象，其能量方程为
q = Δu + w = Δu + ∫ pdv = Δ (u + pv ) − ∫ vdp = Δh + wt
2 2 1 1
（a）
以例 2.5 图中虚线包围的开口系为研究对象，其稳定工况的能量和质量方程分别为
⎧ pg,A = pI − p0 ⎪ ⎨ pg,B = pI − pII ⎪p = p − p II 0 ⎩ g,C
解得
⎧ pg,C = pg,A − pg, B = 190kPa ⎪ ⎨ pI = pg,A + p0 = 362.3kPa ⎪ p = p + p = 192.3kpa g,C 0 ⎩ II
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃
2 ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 －W +⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 = 0 Q h + + gz m h + + gz － sh 1 1 1 2 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟m 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 − m 2 = 0 m

热力学习题与答案(原件)

热力学习题与答案(原件)

材料热力学习题1、阐述焓H 、内能U 、自由能F 以及吉布斯自由能G 之间的关系，并推导麦克斯韦方程之一：T P PST V )()(∂∂-=∂∂。

答： H=U+PV F=U-TS G=H-TS U=Q+W dU=δQ+δWdS=δQ/T, δW=-PdV dU=TdS-PdVdH=dU+PdV+VdP=TdS+VdP dG=VdP-SdTdG 是全微分，因此有：TP P TP ST V ，PT G T P G ，T V P G T P T G P ST G P T P G )()()()()()(2222∂∂-=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂∂-=∂∂∂∂=∂∂∂因此有又而2、论述： 试绘出由吉布斯自由能—成分曲线建立匀晶相图的过程示意图，并加以说明。

（假设两固相具有相同的晶体结构）。

由吉布斯自由能曲线建立匀晶相图如上所示，在高温T 1时，对于所有成分，液相的自由能都是最低；在温度T 2时，α和L 两相的自由能曲线有公切线，切点成分为x1和x2，由温度T 2线和两个切点成分在相图上可以确定一个液相线点和一个固相线点。

根据不同温度下自由能成分曲线，可以确定多个液相线点和固相线点，这些点连接起来就成为了液相线和固相线。

在低温T 3，固相α的自由能总是比液相L 的低，因此意味着此时相图上进入了固相区间。

HPV UGTSTS FPV3、论述：通过吉布斯自由能成分曲线阐述脱溶分解中由母相析出第二相的过程。

第二相析出：从过饱和固溶体α中(x0)析出另一种结构的β相(xβ)，母相的浓度变为xα. 即：α→β+ α1α→β+ α1 的相变驱动力ΔGm的计算为ΔGm=Gm(D)-Gm(C)，即图b中的CD段。

图b中EF是指在母相中出现较大为xβ的成分起伏时，由母相α析出第二相的驱动力。

4、根据Boltzman方程S=kLnW，计算高熵合金FeCoNiCuCrAl和FeCoNiCuCrAlTi0.1（即FeCoNiCuCrAl各为1mol，Ti为0.1mol）的摩尔组态熵。

化学热力学试题及答案

化学热力学试题及答案

化学热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种物质在标准状态下不是气体？A. 水B. 氧气C. 氮气D. 氢气答案：A2. 化学热力学中，系统与环境之间能量交换的主要方式是：A. 热能B. 电能C. 光能D. 机械能答案：A3. 根据热力学第一定律，下列哪种情况描述正确？A. 能量守恒B. 能量可以创造C. 能量可以消失D. 能量可以转化为质量答案：A4. 熵是热力学中描述系统无序程度的物理量，下列哪种情况下系统的熵会增加？A. 液体凝固成固体B. 气体压缩成液体C. 固体溶解于液体D. 气体扩散到真空答案：D5. 吉布斯自由能（G）是描述化学反应自发性的一个物理量，其表达式为：A. G = H - TΔSB. G = H - TSC. G = ΔH - TΔSD. G = ΔH + TΔS答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第二定律指出，不可能从单一热源_______热能并使之完全转化为_______而产生其他影响。

答案：吸取；机械功2. 绝对零度是温度的下限，其值为_______开尔文。

答案：03. 一个化学反应在恒温恒压下进行，如果反应的吉布斯自由能变化（ΔG）小于零，则该反应是_______的。

答案：自发4. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中P代表_______，V代表_______，n代表_______，R代表_______，T代表_______。

答案：压强；体积；摩尔数；气体常数；温度5. 根据热力学第三定律，当温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋近于_______。

答案：零三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述热力学第一定律的内容及其物理意义。

答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

在任何封闭系统中，能量的总和在任何物理或化学过程中都是恒定的。

其物理意义在于，它为能量转换和守恒提供了一个基本的科学原则。

(完整版)工程热力学习题集附答案

(完整版)工程热力学习题集附答案

工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。

2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。

3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。

4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。

5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。

6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。

7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。

（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为可逆循环。

9．熵流是由 引起的。

10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。

11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。

12．绝热系是与外界无 交换的热力系。

13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。

14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。

15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。

16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。

17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。

（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为不可逆循环。

19．熵产是由 引起的。

20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。

21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。

22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。

23、热力平衡的充要条件是：（ ）。

24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。

25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。

26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。

31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。

大学热学试题题库及答案

大学热学试题题库及答案

大学热学试题题库及答案一、选择题1. 热力学第一定律表明，能量守恒，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。

以下哪项描述正确？A. 能量可以被创造B. 能量可以被消灭C. 能量可以在不同形式间转换D. 能量只能以一种形式存在答案：C2. 在绝热过程中，系统与外界没有热量交换。

以下哪项描述正确？A. 绝热过程中系统的温度不变B. 绝热过程中系统的压力不变C. 绝热过程中系统的温度和压力都不变D. 绝热过程中系统的温度和压力都可能变化答案：D二、填空题1. 理想气体状态方程为__________，其中P表示压强，V表示体积，n 表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。

答案：PV = nRT2. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

该定律的表述是__________。

答案：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

三、简答题1. 简述热力学第二定律的开尔文表述及其意义。

答案：热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

其意义在于指出了自然界中能量转换的方向性和不可逆性，即能量在转换过程中总是伴随着熵增，表明了热机效率的极限。

2. 描述热力学第三定律，并解释其对低温物理研究的意义。

答案：热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵都趋向于一个共同的值。

这一定律对低温物理研究的意义在于，它为低温下物质的熵和热力学性质的研究提供了理论基础，使得科学家能够更准确地预测和控制低温条件下物质的行为。

四、计算题1. 一个理想气体在等压过程中从状态A（P=100kPa, V=0.5m³）变化到状态B（V=1.0m³）。

已知气体常数R=8.314J/(mol·K)，摩尔质量M=28g/mol，求气体在该过程中的温度变化。

答案：首先计算气体的摩尔数n，n = PV/RT =(100×10³×0.5)/(8.314×T)。

高中热力学试题及答案

高中热力学试题及答案

高中热力学试题及答案一、选择题1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = Q - TΔS答案：A2. 根据熵增原理，孤立系统的熵总是：A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定答案：A3. 以下哪个过程是可逆过程？A. 摩擦生热B. 气体自由膨胀C. 气体在活塞下缓慢压缩D. 气体在活塞下快速压缩答案：C二、填空题4. 热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不引起其他变化。

__________________________。

5. 理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关。

对于一定质量的理想气体，其内能变化ΔU等于__________。

答案：nCvΔT三、简答题6. 简述热力学第二定律的克劳修斯表述。

答案：热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能实现一个循环过程，其唯一结果就是将热量从低温物体传递到高温物体。

7. 解释什么是熵，以及熵增原理的意义。

答案：熵是热力学中描述系统无序度的物理量，通常用符号S表示。

熵增原理表明，在孤立系统中，自发过程总是向着熵增加的方向发展，这反映了自然界趋向于无序的普遍趋势。

四、计算题8. 一个理想气体在等压过程中，温度从T1升高到T2，求该过程中气体的熵变ΔS。

答案：首先，根据等压过程的性质，体积V与温度T的关系为V/T = 常数。

对于理想气体，熵变ΔS可以通过以下公式计算：ΔS = nCln(T2/T1) + Rln(V2/V1)由于V/T = 常数，所以V2/V1 = T2/T1，代入公式得：ΔS = nCln(T2/T1)9. 一个质量为m，温度为T的物体，通过热传导的方式与环境达到热平衡，求物体的最终温度。

答案：当物体与环境达到热平衡时，物体的温度将等于环境的温度。

因此，物体的最终温度就是环境的温度。

结束语：本试题涵盖了高中热力学的基本概念和计算方法，旨在帮助学生理解和掌握热力学的基本原理及其应用。

热力学基础试题及答案

热力学基础试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律指出能量守恒，下列哪项描述是正确的？A. 能量可以被创造或消灭B. 能量可以从一个物体转移到另一个物体C. 能量可以在封闭系统中增加或减少D. 能量总是从高温物体流向低温物体答案：B2. 熵是热力学中描述系统无序度的物理量，下列哪项描述是正确的？A. 熵是一个状态函数B. 熵是一个过程函数C. 熵只与系统的温度有关D. 熵只与系统的压力有关答案：A3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中P代表压力，V代表体积，n代表摩尔数，R代表气体常数，T代表温度。

下列哪项描述是错误的？A. 理想气体状态方程适用于所有气体B. 在恒定温度下，气体的体积与压力成反比C. 在恒定压力下，气体的体积与温度成正比D. 在恒定体积下，气体的压力与温度成正比答案：A4. 热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，下列哪项描述是正确的？A. 热量总是从高温物体流向低温物体B. 热量可以在没有外界影响的情况下从低温物体流向高温物体C. 热量可以在外界做功的情况下从低温物体流向高温物体D. 热量可以在没有外界做功的情况下从低温物体流向高温物体答案：C5. 卡诺循环是理想化的热机循环，其效率只与热源和冷源的温度有关。

下列哪项描述是错误的？A. 卡诺循环的效率与工作介质无关B. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度差有关C. 卡诺循环的效率与热源和冷源的温度成正比D. 卡诺循环的效率在所有循环中是最高的答案：C6. 根据热力学第三定律，下列哪项描述是正确的？A. 绝对零度是可以达到的B. 绝对零度是不可能达到的C. 绝对零度下所有物质的熵为零D. 绝对零度下所有物质的熵为负值答案：B7. 热力学中的吉布斯自由能（G）是用来描述在恒温恒压条件下系统自发进行变化的能力。

下列哪项描述是错误的？A. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是负值时，反应自发进行B. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是正值时，反应非自发进行C. 吉布斯自由能的变化（ΔG）是零时，系统处于平衡状态D. 吉布斯自由能的变化（ΔG）与系统的温度和压力无关答案：D8. 相变是指物质在不同相态之间的转变，下列哪项描述是错误的？A. 相变过程中物质的化学性质不变B. 相变过程中物质的物理性质会发生变化C. 相变过程中物质的熵值不变D. 相变过程中物质的体积可能会发生变化答案：C9. 热力学中的临界点是指物质的气液两相在该点的物理性质完全相同。

高中热力学试题及答案

高中热力学试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q - WB. ΔH = Q + WC. ΔG = Q - WD. ΔS = Q/T答案：A2. 在绝热过程中，系统与外界没有热交换，以下说法正确的是：A. 系统内能增加B. 系统内能减少C. 系统内能不变D. 无法确定系统内能变化答案：D3. 根据热力学第二定律，以下说法正确的是：A. 热量可以从低温物体自发地传递到高温物体B. 热量不能自发地从低温物体传递到高温物体C. 所有自然过程都是可逆的D. 所有自然过程都是不可逆的答案：B4. 熵是热力学中描述系统无序程度的物理量，以下说法正确的是：A. 熵总是增加的B. 熵总是减少的C. 熵可以增加也可以减少D. 熵在孤立系统中总是增加的答案：D5. 理想气体状态方程是：A. PV = nRTB. PV = nTC. PV = mRTD. PV = RT答案：A6. 根据热力学第三定律，绝对零度是：A. 温度的极限B. 熵的极限C. 能量的极限D. 压力的极限答案：B7. 卡诺循环效率的数学表达式是：A. 1 - Tc/ThB. 1 - Tc/TaC. 1 - Tc/TbD. 1 - Ta/Th答案：A8. 以下哪种过程是不可逆的：A. 理想气体的等温膨胀B. 理想气体的绝热膨胀C. 理想气体的等压膨胀D. 理想气体的等熵膨胀答案：B9. 热力学温标的单位是：A. 摄氏度B. 开尔文C. 华氏度D. 兰氏度答案：B10. 以下哪种物质在标准状态下不是理想气体：A. 氦气B. 氢气C. 氧气D. 水蒸气答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律表明能量______，即能量守恒。

答案：守恒2. 热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使之完全转换为功而不产生其他影响。

答案：不可能3. 熵变ΔS等于系统吸收的热量Q除以绝对温度T，即ΔS = ______。

工程热力学习题集附答案


图3
七、计算题
1．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h，进口处压力表读数为，进口比 焓为kJ/kg；出口真空表读数为，比焓为kJ/kg ，当时当地大气压力为， 汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求： （1） 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （2） 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3） 汽轮机的功率为多大？ （4） 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多 大影响？ 2．将0.8温度为1000℃的碳钢放入盛有6温度为18℃的水的绝热容器 中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。 碳钢和水的比热容分别为和。 3、0.5kmol某种单原子理想气体 ，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm， 然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。 （1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分） （2）计算整个过程的Q，W，ΔU， ΔH及ΔS。
A.流速不变，流量不变 B.流速降低，流量减小 C.流速不变，流量增大 D.流速降低，流量不变 23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( )过程气体 终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩
三、判断题
1．处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。 （ ） 2．稳定流动系统中，维持工质流动的流动功和技术上可资利用的技术 功，均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来的。 （ ） 3．稳定流动系统进出口工质的状态相同。 （ ） 4．稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方程。 （ ） 5．不可能把热量从低温物体传向高温物体。 （ ） ．在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的热效率。 （ ） 7．水蒸气在定温过程中。 （ ） 8．湿空气的相对湿度越高，吸收水分的能力越强。 （ ） 9．理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。 （ ） 10．当气流的M<1时，要使流速增加，则需使用渐扩喷管。 （ ） 11．热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。 （ ） 12．技术功为轴功和流动功之和。 （ ） 13．稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。 （ ） 14．焓是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带的取决于热力学状 态的总能量。（ ） 15．不可能从单一热源取热使之完全变为功。 （ ） 16．概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。 （ ） 17．对任何温度的气体加压都能使其液化。 （ ）

热力学课外习题(含答案)

判断题：√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。

(做了非体积功发生的过程不是自发过程)×3．熵增加的过程一定是自发过程。

（如自由膨胀过程）×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。

（设计一条可逆非绝热可逆过程来计算熵变）×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。

（环境可能提供负熵流）×7．平衡态熵最大。

（在隔离体系中是对的）×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?（不矛盾，因为在热全部转化为功的同时，引起了气体的状态的变化）×10．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。

（熵变是可以过程的热温熵）√11．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

（混乱度增大）×12．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

（条件：等温等压，非体积功等于0）×13．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。

（当有非体积功如电功时可以发生）×14．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。

（等温条件下如对的）×15．因Q p ＝ΔH ，Q v ＝ΔU ，所以Q p 和Q v 都是状态函数。

（热是过程量，不是状态函数）×16.水溶液的蒸气压一定小于同温度下纯水的饱和蒸汽压。

（非挥发性溶质的稀溶液）×17.在等温等压不做非体积功的条件下，反应Δr G m <0时，若值越小，自发进行反应的趋势就越强，反应进行得越快。

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（ D）
(A)水在25℃、可逆蒸发为水蒸气：△ S = △ H/T ；
(D)在等温等压下，可逆电池反应： △ S = △ H/T 12 ．在 -10 ℃、 101.325kPa 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） ∆S =(∆H - ∆G)/T (C) ； ∆H = T∆S + V∆p； (D) ∆GT,p = 0。 （B）
三、简答 1. 关于公式ΔGT，p＝WR'的下列说法是否正确？为什么？ (1) “体系从 A 态到 2) “等温等压下只有体系对外做非体积功时G才降低”； 答：(1)不对,只有在 T,p 一定的可逆过程中,体系的 ΔGT ， p 才等于 WR ＇ ; 在其它条件下 , 不可逆过程中 ΔGT,p不等于WR＇。 (2) 不对,体系的吉布斯自由能是状态函数 ,假如 GB
一选择题 1. 1mol 单原子分子理想气体，经过一个循环过程W为 －100J，则Q为： ∵ΔU=0 ∴Q=-W b a. 0; b. 100J; c. -100J; d.求不出(因不知过程可逆与否) 2.理想气体在可逆绝热膨胀过程中 ∵dS=δQr/T b a. U 增加； b. S 不变； c. S 增大； d. T 不变。 3.1mol 纯液体在其正常沸点时完全气化,该过程增大的量 是： c a.蒸气压； b.气化热； c.熵； d.吉布斯函数。 4.液态水在100℃及101kPa下气化，则该过程 d P126 a. ΔH=0； b. ΔS=0; c. ΔA=0; d. ΔG=0. c 5. 1mol 理想气体经一等温可逆压缩过程，则 a. ΔG> ΔA; b. ΔG< ΔA; c. ΔG= ΔA; d.二者无法比较。 ΔA=ΔU-TΔS= -TΔS ΔG=ΔH-TΔS= -TΔS
9．一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A→B 为等温过程，B→C等压过程，C→A为绝热过程，那么 曲边梯形ACca的面积表示的功等于：（C）
(A) B→C的内能变化 ； (B) A→B的内能变化 ； (C) C→A的内能变化 (D) C→B的内能变化 10.常压下 —10℃ H2O(l)变成—10℃的冰，该过程中
12
解:
1 A(l) T1=310K p1=81.06kPa
A(l) T2=360K p2=p1
A(g) A(g) 2 3 T =380K 4 T3=T2 p4=50.6625kPa p3=p2
ΔH1=Cp,m(l)(T2－T1)=[75×(360－310)]J· mol-1=3750 J· mol-1 ΔH2= ΔvapHm=40kJ · mol-1
或绝热体系， ΔS 可以小于零。而总熵会大于
零的。
3．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。 (1) Δ U = Δ H = 0； (2) Δ H = 0； (3) Δ S = 0； (4) Δ U = 0； (5) Δ G = 0； (6) Δ U、Δ H、Δ S、Δ A、Δ G都为 0。
13、 △ S = △H/T适合于下列过程中的哪一个？ (A) 恒压过程 ； (C) 恒温过程 ； (B) 绝热过程 ； （D） (D) 可逆相变过程 。
二.填空 1. 1×10-3kg水在373K，101325Pa的条件下汽化为水蒸气， 有ΔU1,ΔH1和ΔG1；现把1×10-3 kg的H2O（温度、压 力同上）放在真空箱中，控制体积，使终态蒸气压也 为101325Pa，这时热力学函数变量为ΔU2，ΔH2和 ΔG2。问这两组热力学函数的关系为_______
6. 工作在100℃和25 ℃两个热源之间的卡诺热机的热机效 T1 T2 75 率是 a 20% 373 a. 20% ; b. 25%; T1 c. 75%; d.100% 7. 在-20 ℃和下101kPa下，过冷水结成冰，则系统、环境 及总熵变为 d 过冷水结冰是自发 a. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)<0, ΔS(总)<0； 过程则:ΔS(总)>0; b. ΔS(系统)>0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)>0；有序性增加则: c. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)<0； ΔS(系统)<0; 则:ΔS(环境)>0; d. ΔS(系统)<0, ΔS(环境)>0, ΔS(总)>0； 8.在等温等压下发生不可逆电池反应，其计算公式为： （G H） / T; S H / T ; 1） 2） S S Q实 / T 4）以上三种都不是 3） （ 2）
Gibbs自由能和焓的变化是： 1) G0, H 0; 3）G 0, H
0;
2） G 0, H 0 4）G0, H 0
（ 4）
11．下列计算熵变公式中，哪个是错误的： (B)任意可逆过程：dS = (δQ/dT)R ； (C)环境的熵变： dSSur =- Qsys/T；
H 3 C p ,m ( g )dT
T3 T4 380 K 263 K
( 30 102 T / K )J mol1dT 674J mol1
ΔHm = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3=44.42kJ· mol-1
Δ(pV)=p4V4－p1V1≈ p4V4=nRT4=3.159 ×103 J· mol-1 ΔU= ΔH－ Δ(pV)=41.265kJ· mol-1 Δ S1= Cp,m(l)ln(T2/T1)=11.215 J· mol-1K-1 Δ S2= ΔvapHm /T2=111.111J· mol-1K-1
T 310(K)
W U 6 R( T 400K ) 6 8.314 ( 310 400)J 4489 .56 J 5 H H A H B nC p ,m T 4 R( 310K 400K ) 7482 .6 (J) 2
T2 T2 p1 S S A S B n A CV ,m ln n B C p ,m ln n B R ln T1 T1 p2 T p n B ( CV ,m C p ,m ) ln 2 n B R ln 1 T1 p2 310 1013 .25 -1 8 8.314ln 2 8.314ln J 21.33 ( J K ) 400 101.325 16
解:
p2 T2 T1 p 1
W W1 W 2 W 3 nCV ,m T2 T1 0 p4 V4 V1 nCV ,m T2 T1 nRT4 T3 3862J
A U TS nCV ,m T4 T1 356J 1723 J G H TS nC p ,m T4 T1 356J 2554 J
T4 p1 S nC p ,m ln nRln 4.11J K 1 T1 p4 S4 S1 S 20 4.11J K 1 15.89J K 1 TS T4 S 4 T1 S1 356J
-
1.41 1 . 4 K 445.8 K 300 4 T3 500 p4 p3 p2 405.3 Pa 454.6kPa T2 445.8
（3）A 气体和 B 气体处于热平衡。
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U U A U B Q W W
nB RT nB RT1 n ACV ,m ( A ) ( T 400K ) nB CV ,m ( B ) ( T 400K ) pex ( ) pex p1
6 R( T 400K ) 2 RT 80R
解：
A 2 mol 400 K B 2 mol 400 K
销钉
B 2 mol 400 K
p(= 环) 101.325
kPa
绝热活塞
1013.25 kPa
A
2 mol T p
B
2 mol T 101.325 kPa
1013.25 kPa 1013.25 kPa
分析：（1）过程绝热。（2）A 气体体积不变。
Δ (TSm)=T4S4－T1S1=52.299J· mol-1
ΔGm= ΔHm- Δ(TSm)=-7.875kJ· mol-1
ΔAm= ΔUm- Δ(TSm)=-11.034kJ· mol-1
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如图所示，一带活塞 (无质量， 绝热)的绝热汽缸中放有一固定 导热良好刚性隔板，此隔板将气 A 2 mol 缸分成左，右两室并分别放入 A, 400 K B 两种理想气体。开始时活塞用 1013.25 kPa 销钉固定，当销钉去掉后，活塞 固定导热隔板 移动。当系统达平衡时，求此过 程的 W、H 和S。A(g)与B(g) 的 Cv,m= 3R/2。
ΔU1=ΔU2,ΔH1=ΔH2,ΔG1=ΔG2
2.封闭系统，W’=0时，下列过程中ΔU、 ΔH、 ΔS、 ΔA、 ΔG何者必为零。 ΔU a.绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程＿＿＿＿＿ ΔG b.某物质的恒温、恒压可逆相变过程＿＿＿＿＿＿＿ c.系统所经历的任一不可逆循环过程＿＿＿＿＿＿＿ 全部
＜ GA ，则由 A 至 B 的等温等压过程是自发的 , 但不
论在实际过程中体系是否对外作非体积功 ,体系自 由能都是降低的。
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？
答：并不矛盾，熵增加原理适用条件是孤立体 系或绝热体系，而上述过程并不具备这个特定 条件，体系与环境间有热交换，不是孤立体系