南京大学《物理化学》练习 第二章 热力学第二定律
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南京大学《物理化学》每章典型例题第一章 热力学第一定律与热化学例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡,再由该状态恒容升温到97 ℃ ,则压力升到1013.25kPa 。
求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。
已知该气体的C V ,m恒定为20.92J •mol -1 •K -1。
解题思路:需先利用理想气体状态方程计算有关状态:(T 1=27℃, p 1=101325Pa ,V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=?,V 2=?)→(T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ,V 3= V 2)例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程,计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程,即 H 2O (l ,1 mol ,-5℃ ,θp)H 2O (s ,1 mol ,-5℃,θp )↓△H 2 ↑△H 4H 2O (l ,1 mol , 0℃,θp )H 2O (s ,1 mol ,0℃,θp )△△∴ △H 1=△H 2+△H 3+△H 4例题3 在 298.15K 时,使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧,放出 119.50kJ 的热量。
忽略压力对焓的影响。
(1) 计算甲醇的标准燃烧焓θmc H ∆。
(2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.83 kJ·mol-1、-393.51 kJ·mol -1,计算CH 3OH(l)的θmfH ∆。
(3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol-1,计算CH 3OH(g) 的θmfH ∆。
解:(1) 甲醇燃烧反应:CH 3OH(l) +23O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l)Q V =θmcU ∆=-119.50 kJ/(5.27/32)mol =-725.62 kJ·mol -1Q p =θmcH ∆=θmcU ∆+∑RTv)g (B= (-725.62-0.5×8.3145×298.15×10-3)kJ·.mol -1=-726.86 kJ·mol -1(2)θmc H ∆=θmfH ∆(CO 2) + 2θmfH ∆(H 2O )-θmfH ∆[CH 3OH(l)]θmf H ∆[CH 3OH (l)] =θmfH ∆ (CO 2) + 2θmfH ∆(H 2O )-θmcH ∆= [-393.51+2×(-285.83)-(-726.86) ] kJ·mol -1=-238.31 kJ·mol -1(3) CH 3OH (l) →CH 3OH (g) ,θmvap ΔH=35.27 kJ·.mol -1 θmf H ∆[CH 3OH (g)] =θmfH ∆[CH 3OH (l)]+θmvapH ∆= (-38.31+35.27)kJ·.mol -1=-203.04 kJ·mol -1第二章 热力学第二定律例1. 1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ,求此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、G 。
第一章热力学第一定律一、单选题1) 如图,在绝热盛水容器中,浸入电阻丝,通电一段时间,通电后水及电阻丝的温度均略有升高,今以电阻丝为体系有:( )A.W =0,Q <0,∆U <0B.W <0,Q <0,∆U >0C.W <0,Q <0,∆U >0D. W <0,Q =0,∆U >02) 如图,用隔板将刚性绝热壁容器分成两半,两边充入压力不等的空气(视为理想气体),已知p右> p左,将隔板抽去后: ( )A.Q=0, W =0, ∆U =0B.Q=0, W <0, ∆U >0C.Q >0, W <0, ∆U >0D.∆U =0, Q=W ≠03)对于理想气体,下列关系中哪个是不正确的:( )A. (∂U/∂T)V=0B. (∂U/∂V)T=0C. (∂H/∂p)T=0D. (∂U/∂p)T=04)凡是在孤立孤体系中进行的变化,其∆U 和∆H 的值一定是:( )A.∆U >0, ∆H >0B.∆U =0, ∆H=0C.∆U <0, ∆H <0D.∆U =0,∆H 大于、小于或等于零不能确定。
5)在实际气体的节流膨胀过程中,哪一组描述是正确的: ( )A.Q >0, ∆H=0, ∆p < 0B.Q=0, ∆H <0, ∆p >0C.Q=0, ∆H =0, ∆p <0D.Q <0, ∆H =0, ∆p <06)如图,叙述不正确的是:( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小B.∆H1表示无限稀释积分溶解热C.∆H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7)∆H=Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下,冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.气体从(298K,101325Pa)可逆变化到(373K,10132.5Pa )8) 一定量的理想气体,从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态,终态体积分别为V1、V2。
第二章热力学第二定律返回上一页1. 5 mol He(g)从273.15 K和标准压力变到298.15K和压力p=10×, 求过程的ΔS。
(已知C(V,m)=3/2 R)2. 0.10 kg 283.2 K的水与0.20 kg 313.2 K 的水混合,求ΔS。
设水的平均比热为4.184kJ/(K·kg)。
3. 实验室中有一大恒温槽(例如是油浴)的温度为400 K,室温为300 K。
因恒温槽绝热不良而有4000 J的热传给空气,用计算说明这一过程是否为可逆?4. 在298.15K的等温情况下,两个瓶子中间有旋塞连通。
开始时,一放0.2 mol O2,压力为0.2×101.325kPa,另一放0.8 mol N2,压力为0.8×101.325 kPa,打开旋塞后,两气体互相混合。
计算:(1)终了时瓶中的压力。
(2)混合过程中的Q,W,ΔU,ΔS,ΔG;(3)如果等温下可逆地使气体回到原状,计算过程中的Q和W。
5.(1)在298.2 K时,将1mol O2从101.325 kPa 等温可逆压缩到6×101.325 kPa,求Q,W,ΔU m,ΔH m,ΔF m,ΔG m,ΔS m,ΔS iso(2)若自始至终用6×101.325 kPa的外压等温压缩到终态,求上述各热力学量的变化值。
6. 在中等的压力下,气体的物态方程可以写作p V(1-βp)=nRT。
式中系数β与气体的本性和温度有关。
今若在273K时,将0.5 mol O2由1013.25kPa的压力减到101.325 kPa,试求ΔG。
已知氧的β=-0.00094。
7. 在298K及下,一摩尔过冷水蒸汽变为同温同压下的水,求此过程的ΔG m。
已知298.15K时水的蒸汽压为3167Pa。
8. 将298.15K 1 mol O2从绝热可逆压缩到6×,试求Q,W,ΔU m, ΔH m, ΔF m, ΔG m, ΔS m和ΔS iso(C(p,m)=7/2 R)。
物理化学2第二章热力学第二定律第二章热力学第二定律内容提要一、自发过程及其不可逆性(1)自发过程(spontaneous process ):不靠外力就能自动进行的过程。
自发过程都有确定的方向,它的逆过程绝不会自发进行。
若靠外力干涉,使原过程逆相进行,体系恢复原状,则在环境中会留下无论如何也不能消除的后果。
这种不能消除的后果就是自发过程的不可逆性。
即一切自发过程都是不可逆的。
(2)可逆过程(reversible process):可逆过程是由一连串近平衡态的微小变化组成的。
变化的动力与阻力相差无限小,因而可逆变化进行的无限缓慢。
循原过程相反方向无限缓慢变化,可使体系与环境同时恢复原状,可逆过程的后果是可以消除的。
可逆过程中,体系对环境做功最大,环境对体系做功最小。
过程在热力学上是否可逆,最终归结为过程热功的转换问题。
由于热不能完全变为功,所以凡是涉及热的过程都是不可逆的。
二、热力学第二定律的表述及公式1、Kelvin 表述:“不可能从单一热源取热使之完全变为功而不产生其它变化”。
单一热源取热使之完全变为功虽不违背热力学第一定律,但涉及热功转换现象。
此表述也可说成“第二类永动机不可能制成”。
2、Clausius 表述:“热不能自动地由低温热源传到高温热源而不发生其它变化”。
两种表述都断言:一切实际过程都是不可逆的。
3、Clausius (克劳修斯)不等式(Clausius ineauality ): d S ≥δQ/T 或T d S ≥δQ“=”适用于可逆过程,“>”适用于不可逆过程。
该不等式表示:可逆过程的热温商δQ/T 等于过程的熵变d S ;不可逆过程的热温商δQ/T 小于过程的熵变d S 。
三、熵(entropy )的定义及计算 1、熵(entropy )的定义熵是体系的性质,状态函数,以符号S 表示。
?=BA RT Q S式中,Q 为可逆过程的热,T 是可逆过程体系的温度。
2、熵的微观解释:体系任一平衡的宏观状态都与一定的微观状态数,即称混乱度相对应。
第二章 热力学第二定律练习题一、判断题(说法正确否):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。
3.熵增加的过程一定是自发过程。
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。
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。
7.平衡态熵最大。
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?10.自发过程的熵变∆S > 0。
11.相变过程的熵变可由T H S ∆=∆计算。
12.当系统向环境传热时(Q < 0),系统的熵一定减少。
13.一切物质蒸发时,摩尔熵都增大。
14.冰在0℃,pT H S ∆=∆>0,所以该过程为自发过程。
15.自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16.吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17.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。
18.系统由V 1膨胀到V 2,其中经过可逆途径时做的功最多。
19.过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的,由基本方程可得∆G = 0。
20.理想气体等温自由膨胀时,对环境没有做功,所以 -p d V = 0,此过程温度不变,∆U = 0,代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ,因而可得d S = 0,为恒熵过程。
21.是非题:⑴“某体系处于不同的状态,可以具有相同的熵值”,此话对否? ⑵“体系状态变化了,所有的状态函数都要变化”,此话对否? ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点?⑷ 自然界可否存在温度降低,熵值增加的过程?举一例。
⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀,体积由V 1变到V 2,能否用公式:⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∆12ln VV R S计算该过程的熵变?22.在100℃、p 时,1mol 水与100℃的大热源接触,使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气,试计算此过程的∆S 、∆S (环)。
第一章 热力学第一定律与热化学例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡,再由该状态恒容升温到97 ℃ ,则压力升到1013.25kPa 。
求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。
已知该气体的C V ,m 恒定为20.92J ∙mol -1 ∙K -1。
解题思路:需先利用理想气体状态方程计算有关状态: (T 1=27℃, p 1=101325Pa ,V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=?,V 2=?)→(T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ,V 3= V 2)例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程,计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程,即H 2O (l ,1 mol ,-5℃ ,θp )(s ,1 mol ,-5℃,θp )↓△H 2 ↑△H 4H 2O (l ,1 mol , 0℃,θp ) O (s ,1 mol ,0℃,θp )∴ △H 1=△H 2+△H 3+△H 4例题3 在 298.15K 时,使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧,放出 119.50kJ 的热量。
忽略压力对焓的影响。
(1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θm c H ∆。
(2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.83 kJ·mol -1、-393.51 kJ·mol -1,计算CH 3OH(l)的θm f H ∆。
(3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol -1,计算CH 3OH(g) 的θm f H ∆。
解:(1) 甲醇燃烧反应:CH 3OH(l) +23O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θm c U ∆=-119.50 kJ/(5.27/32)mol =-725.62 kJ·mol -1Q p =θm c H ∆=θm c U ∆+∑RT v)g (B= (-725.62-0.5×8.3145×298.15×10-3)kJ·.mol -1 =-726.86 kJ·mol-1(2) θm c H ∆=θm f H ∆(CO 2) + 2θm f H ∆(H 2O )-θm f H ∆ [CH 3OH(l)] θm f H ∆[CH 3OH (l)] =θm f H ∆ (CO 2) + 2θm f H ∆ (H 2O )-θm c H ∆= [-393.51+2×(-285.83)-(-726.86) ] kJ·mol -1=-238.31 kJ·mol -1(3) CH 3OH (l) →CH 3OH (g) ,θm vap ΔH= 35.27 kJ·.mol -1θm f H ∆[CH 3OH (g)] =θm f H ∆[CH 3OH (l)] +θmv ap H ∆= (-38.31+35.27)kJ·.mol-1=-203.04 kJ·mol -1第二章 热力学第二定律例1. 1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ,求此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、G 。
第二章热力学第二定律物化试卷(一)1.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.熵变ΔS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 以上说法正确的是:(A) 1,2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 43. 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4. 在标准压力,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) ΔG5. 水在 100℃,标准压力下沸腾时,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6. 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 = 07. 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)> 08. 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ΔS(体)及环境熵变ΔS(环)应为:(A) ΔS(体)> 0 , ΔS(环)< 0 (B)ΔS(体)< 0 , ΔS(环)> 0(C) ΔS(体)> 0 , ΔS(环)= 0 (D)ΔS(体)< 0 , ΔS(环)= 09.一个由气相变为凝聚相的化学反应,在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确的?(A) ΔS(体)>0, ΔS(环)<0 (B) ΔS(体)<0, ΔS(环)>0(C) ΔS(体)<0, ΔS(环)=0 (D) ΔS(体)>0, ΔS(环)=010. 在一简单的(单组分,单相,各向同性)封闭体系中,恒压只做膨胀功的条件下,吉布斯自由能值随温度升高如何变化?(A) (TG/TT)p> 0 (B) (TG/TT)p< 0(/(C) (TG/TT)p= 0 (D) 视具体体系而定11. 某气体的状态方程为p V(m) = RT +αp,其中α为大于零的常数,该气体经恒温膨胀,其热力学能:(A) 不变 (B) 增大 (C) 减少 (D) 不能确定12. 下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式?(A) (TT/TV)s=(TV/TS)p (B) (TT/Tp)s=(TV/TS)p(C) (TS/TV)T=(Tp/TT)v (D) (TS/Tp)T= -(TV/TT)p13. 下列各式中哪个是化学势?(A) (?T H/?T n(B))T,S, (B) (?T F/?T n(B))T,p,(C) (?T G/?T n(B))T,V, (D) (?T U/?T n(B))S,V,14. 298 K,标准压力下,有两瓶萘的苯溶液,第一瓶为 2 dm3(溶有 0.5 mol 萘), 第二瓶为 1 dm3(溶有 0.25 mol 萘),若以μ1,μ2分别表示两瓶中萘的化学势,则:(A)μ1 = 10μ2 (B)μ2= 2μ2(C) μ1 = μ2(D) μ1= 0.5μ215. 重结晶制取纯盐的过程中,析出的 NaCl 固体的化学势与母液中 NaCl 的化学势比较,高低如何?(A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比较16. 热力学第三定律可以表示为:(A) 在0 K 时,任何晶体的熵等于零 (B) 在0 K 时,任何完整晶体的熵等于零(C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零(D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零17.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 ΔS > 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)18. 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19. 在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则:(A) ΔS<0 (B) ΔS>0 (C) ΔS=0 (D) 无法确定20. 在标准压力和268.15 K下,冰变为水,体系的熵变ΔS体应:(A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定第二章热力学第二定律物化试卷(二)1. 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。
第二章 热力学第二定律 一、基本公式和基本概念 基本公式1. 热力学第二定律的数学表达式----克劳修斯不等式 ()0A B A B QS Tδ→→∆-≥∑2. 熵函数的定义 ()R QdS Tδ=, ln S k =Ω3. 熵变的计算理想气体单纯,,p V T 变化22,1122,1122,,11ln ln ln ln lnln V m p m p m V m T V S C R T V T p S C R T p V p S C C V p ∆=+∆=-∆=+理想气体定温定压混合过程ln i i iS R n x ∆=-∑封闭系统的定压过程21,d T p m T C S n T T∆=⎰封闭系统定容过程 21,d T V m T C S n T T∆=⎰可逆相变 m n H S T∆∆=标准状态下的化学反应 ,()r m Bm B BS S T θθν∆=∑定压下由1T 温度下的化学反应熵变求2T 温度下的熵变 21,21()()d T p m r m r m T C S T S T T T∆∆=∆+⎰4. 亥姆霍兹函数 A U TS ≡-5. 吉布斯函数 G H TS ≡-6. G ∆和A ∆的计算(A ∆的计算原则与G ∆相同,做相应的变换即可)定温过程G H T S ∆=∆-∆组成不变的均相封闭系统的定温过程 21d p p G V p ∆=⎰理想气体定温过程 21ln p G nRT p ∆= 7. 热力学判据熵判据:,()0U V dS ≥亥姆霍兹函数判据:,,'0(d )0T V W A =≤ 吉布斯函数判据:,,'0(d )0T p W G =≤8. 热力学函数之间的关系组成不变,不做非体积功的封闭系统的基本方程d d d d d d d d d d d d U T S p V H T S V pA S T p V G S T V p=-=+=--=-+麦克斯韦关系S VpS T Vp TT p V S T V p S S p V T S V p T ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭9. 吉布斯-亥姆霍兹方程2()pG HT T T ∆⎡⎤∂⎢⎥∆=-⎢⎥∂⎢⎥⎣⎦ 基本概念1. 热力学第二定律在研究化学或物理变化驱动力来源的过程中,人们注意到了热功交换的规律,抓住了事物的共性,提出了具有普遍意义的熵函数。
第一章热力学第一定律及其应用物化试卷(一)1.物质的量为n的纯理想气体,该气体在如下的哪一组物理量确定之后,其它状态函数方有定值。
( )(A) p (B) V (C) T,U (D) T, p2. 下述说法哪一个正确? ( )(A) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度 (B) 温度是体系所储存热量的量度(C) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度 (D) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度3. 有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将: ( )(A)不变 (B)升高 (C)降低 (D)无法判定4. 1 mol 373 K,标准压力下的水经下列两个不同过程变成373 K,标准压力下的水气, (1) 等温等压可逆蒸发, (2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为: ( )(A) |W1|> |W2| Q1> Q2 (B)|W1|< |W2| Q1< Q2(C) |W1|= |W2| Q1= Q2 (D)|W1|> |W2| Q1< Q25. 恒容下,一定量的理想气体,当温度升高时热力学能将:( )(A)降低 (B)增加 (C)不变 (D)增加、减少不能确定6. 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( )(A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换(C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定与热交换无关7. 一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机拖动的列车运行的速度:( )(A) 较快 (B) 较慢 (C) 一样 (D) 不一定8. 始态完全相同(p1,V1,T1)的一个理想气体体系,和另一个范德华气体体系,分别进行绝热恒外压(p0)膨胀。
当膨胀相同体积之后,下述哪一种说法正确?( )(A) 范德华气体的热力学能减少量比理想气体多 (B) 范德华气体的终态温度比理想气体低(C) 范德华气体所做的功比理想气体少 (D) 范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等9.ΔH =Qp , 此式适用于下列哪个过程:( )(A) 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa (B) 0℃ , 105 Pa 下冰融化成水(C) 电解 CuSO4水溶液 (D) 气体从(298 K, 105 Pa)可逆变化到(373 K, 104 Pa)10.在100℃和25℃之间工作的热机,其最大效率为: ( )(A) 100 % (B) 75 % (C) 25 % (D) 20 %11.对于封闭体系,在指定始终态间的绝热可逆途径可以有:( )(A) 一条 (B) 二条 (C) 三条 (D) 三条以上12.某理想气体的γ =C p/Cv =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( )(A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体(C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体13.实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将: ( )(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不确定14.当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合,最后生成2 mol HCl气。
第二章热力学第二定律
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1. 5 mol He(g)从273.15 K和标准压力变到298.15K和压力p=10×, 求过程的ΔS(已知。
C(V,m)=3/2 R)。
2. 0.10 kg 28
3.2 K的水与0.20 kg 313.2 K 的水混合,求ΔS设水的平均比热为
4.184kJ/(K·kg)。
3. 实验室中有一大恒温槽(例如是油浴)的温度为400 K,室温为300 K因恒温槽绝热不良而有4000 J的热传给空气,用计算说明这一过程是否为可逆?。
0.2 4. 在298.15K的等温情况下,两个瓶子中间有旋塞连通开始时,一放
mol O2,压力为0.2×101.325kPa,另一放0.8 mol N2,压力为0.8×101.325 kPa,打开旋塞后,两气体互相混合计算:。
(1)终了时瓶中的压力。
(2)混合过程中的Q,W,ΔU,ΔS,ΔG;
(3)如果等温下可逆地使气体回到原状,计算过程中的Q和W。
5. (1)在298.2 K时,将1mol O2从101.325 kPa 等温可逆压缩到
6×101.325 kPa,求Q,W,ΔU m,ΔH m,ΔF m,ΔG m,ΔS m,ΔS iso
(2)若自始至终用6×101.325 kPa的外压等温压缩到终态,求上述各热力学量的变化值。
β6. 在中等的压力下,气体的物态方程可以写作p V(1-βp)=nRT式中系数
与气体的本性和温度有关今若在。
273K时,将0.5 mol O2由1013.25kPa的压力减到101.325 kPa,试求ΔG已知氧的。
β=-0.00094。
7. 在298K及下,一摩尔过冷水蒸汽变为同温同压下的水,求此过程的。
298.15K时水的蒸汽压为3167Pa。
ΔG m已知
8. 将298.15K 1 mol O2从绝热可逆压缩到6×,试求Q,W,ΔU m, ΔH m,。
(298K,O2)=205.03 ΔF m, ΔG m, ΔS m和ΔS iso(C(p,m)=7/2 R)已知
J/(K·mol) 。
9. 在298.15K和时,反应H2(g)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) 的为195.8。
J/mol若设计为电池,在电池
H2()|KOH(0.1 mol/kg)|HgO(s)+Hg(l)中进行上述反应,电池的电动势为0.9265 V,试求上述反应的
Δr S m和Δr G m。
10. 某一化学反应若在等温等压下(298.15K,)进行,放热40 kJ,若使该反应通过可逆电池来完成,则吸热4.0 kJ。
(1)求该化学反应的Δr S m。
(2)当该反映自发进行时(即不做电功时),求环境的熵变及总熵变。
(3)计算体系可能做的最大功。
11.一摩尔单原子理想气体始态为273 K,,计算经过下列变化后的各个。
100 J/(K·mol)。
ΔG m设该条件下气体摩尔熵为
(1)恒压下体积加倍。
(2)恒容下压力加倍。
(3)恒温下压力加倍。
12.将1 mol H2O(g)在373 K下小心等温压缩,在没有灰尘情况下获得了压力为2×101.325 kPa的过热蒸汽,但不久全凝聚成液态水,请计算这凝聚过程的ΔH m,ΔG m和ΔS m。
H2O(g,373K,2×) --> H2O(l,373K, 2×) 已知:在这条件下,水的汽化热为46.024 kJ/mol,设气体为理想气体,水的密度为1000 kg*m-3,液体体积不受压力影响。
13.在温度为298 K,压力为下,C(金刚石)和C(石墨)的摩尔熵分别为2.45和5.71 J/(K·mol),其燃烧热依次为-395.40和-393.51 kJ/mol, 又其密度分别为3513和2260 kg·m-3试求:。
(1)在298.15K及下,石墨到金刚石的;
(2)哪一种晶形较为稳定?
(3)增加压力能否使不稳定的晶体变成稳定的晶体,如有可能,则需要加多大的压力?。
14.设某气体其状态方程式为p V=RT+a p(式中a 是常数)求等温可逆膨胀过程中W,Q和ΔH的表示式。
15.当外压降到66.87 kPa时,水的沸点为若干度?已知(298K,H2O)为40.67 kJ/mol 。
16.溜冰鞋下面的冰刀与冰接触的地方,长度为7.62 cm,宽度为2.45×
cm。
(1)若某人的体重为60 kg,试问施加于冰的压力为若干?
(2)在该压力下冰的熔点为若干?
(已知冰的融化热为6.01 kJ/mol,=273.16 K,冰的密度为920 kg·m-3, 水的密度为1000 kg·m-3 )。
17.正已烷的沸点是342.2 K,假定他服从楚顿规则,试估计298.2 K时正己烷的蒸汽压。
18.乙烯的蒸汽压与温度的关系可写作
试求乙烯在正常沸点169.3 K的蒸发热。
19.纯水蒸汽压在298.2 K时为3167.4 Pa,试问水在压力的空气中其蒸汽压为若干?
20.苯在正常沸点353K下的=30.77 kJ/mol,今将353K及下的1 mol C6H6(l) 向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽(设为理想气体)
(1)请求计算在此过程中苯吸收的热量Q与作的功W。
(2)求苯的摩尔气化熵和摩尔气化自由能。
(3)求环境的熵变ΔS环。
(4)应用有关原理,判断上述过程是否为不可逆过程?
(5)298 K是苯的蒸汽压为多大?。