物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题

物理化学测验（二）2003-04-12一、填空题。

在题中“____”处填上答案。

1、(本小题1分)公式的适用条件是 ， 。

2、(本小题1分)理想气体节流膨胀时， 0。

（选填 >，=，<） 3、(本小题2分)按系统与环境之间物质及能量的传递情况，系统可分为 系统、 系统、 系统。

4、(本小题2分)已知∆f H (FeO , s , 298 K) =－226.5 kJ ·mol -1； ∆f H (CO 2 , g , 298 K) =－393.51 kJ ·mol -1； ∆f H (Fe 2O 3 , s , 298 K) =－821.32 kJ ·mol -1； ∆f H (CO , g , 298 K) =－110.54 kJ ·mol -1；则 Fe 2O 3(s) + CO(g) == 2FeO(s) + CO 2(g)反应的∆r H (298 K) = 。

5、(本小题2分)某气体的C p ,m = 29.16 J ·K -1·mol -1，1 mol 该气体在等压下，温度由20℃变为10℃，则其熵变∆S = 。

6、(本小题2分)绝热不可逆膨胀过程系统的∆S 0，绝热不可逆压缩过程系统的∆S 0。

（选填 >，< 或 = ）7、(本小题5分)5 mol 某理想气体由27℃，10 kPa 恒温可逆压缩到100 kPa ，则该过程的∆U = ，∆H = ，Q = ，∆S = 。

8、(本小题2分)公式∆A=W’的适用条件是 ， 。

9、(本小题2分)1 mol 理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的∆S = 。

10、(本小题2分)一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为R 的电阻丝，以电流I 通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个 过程，当通电时间t 后，∆H = 。

热力学第二定律练习题1．关于热力学第二定律，下列说法不正确的是：A. 第二类永动机是不可能制造出来的B. 把热从低温物体传到高温物体，不引起其它变化 是不可能的C. 一切实际过程都是热力学不可逆过程D. 功可以全部转化为热，但热一定不能全部转化为功2．应用克劳修斯不等式 Q dS T δ≥环判断，下列不正确的是： A.QdS T δ=环必为可逆过程或处于平衡状态 B.Q dS T δ>环必为不可逆过程 C.Q dS T δ>环必为自发过程 D.QdS T δ<环违反卡诺定理和第二定律，过程不可能发生3．下列计算熵变公式中，错误的是：A. 水在25℃、p ө下蒸发为水蒸气：T G H S Δ−Δ=Δ B. 任意可逆过程： RT Q δdS ⎟⎠⎞⎜⎝⎛= C. 环境的熵变：环体系环境T Q S −=ΔD. 在等温等压下，可逆电池反应：T H S Δ=Δ4．一理想气体与温度为T 的热源接触，分别做 等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀到达同一终态， 已知 ，下列式子中不正确的是：Ir R 2W W =A.B ．Ir R S S Δ>ΔIr R S S Δ=ΔC. T Q S Ir R 2=Δ D. (等温可逆)总S Δ0=Δ+Δ=环体S S 总S Δ(等温不可逆)0>Δ+Δ=环体S S5．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化：A ．不变 B. 可能增大或减小C ．总是增大 D. 总是减小6．某系统经历一个不可逆循环后，下列正确的是A. ΔS体＞0，ΔS环＞0B. ΔS体＝0，ΔS环＝0C. ΔS体＞0，ΔS环＝0D. ΔS体＝0，ΔS环＞07．一定量理想气体经绝热恒外压压缩至终态，这时系统和环境的熵变应为A. ΔS体＞0，ΔS环＞0B. ΔS体＜0，ΔS环＜0C. ΔS体＞0，ΔS环＝0D. ΔS体＜0，ΔS环＝08．实际气体CO2经节流膨胀后温度下降，则：A. ∆S(体) > 0，∆S(环) > 0B. ∆S(体) < 0，∆S(环) > 0C. ∆S(体) > 0，∆S(环) = 0D. ∆S(体) < 0，∆S(环) = 09．实际气体进行绝热自由膨胀，ΔU和ΔS的变化为A. ΔU＝0，ΔS＞0B. ΔU＜0，ΔS＜0C. ΔU＝0，ΔS＝0D. ΔU＞0，ΔS＞010．1mol理想气体从p1、V1、T1分别经：(a) 绝热可逆膨胀到p2、V2、T2；(b) 绝热恒外压膨胀到p3、V3、T3，若p2 = p3，则A. T3＝T2，V3＝V2，S3＝S2B. T3＞T2，V3＜V2，S3＜S2C. T3＞T2，V3＞V2，S3＞S2D. T3＜T2，V3＞V2，S3＜S211．n mol某气体的恒容下由T1加热到T2，其熵变为ΔS1，相同量的气体在恒压下由T1加热到T2，其熵变为ΔS2，则ΔS1与ΔS2的关系为A. ΔS1 >ΔS2B. ΔS1 =ΔS2C. ΔS1 <ΔS2D. ΔS1 =ΔS2 = 012．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变∆S = l0 J·K-1，若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/10，该变化中从热源吸热：A. 5000JB. 500JC. 50JD. 100J13．由1mol理想气体A[C V，m(A)＝2.5R]与1mol理想气体B[C V，m(B)＝3.5R]组成理想气体混合物。

物化练习（热⼒学第⼆定律）厦门⼤学物化试题物理化学练习(热⼒学第⼆定律2006.4)⼀、选择题 (共18题)1.公式dG = -SdT + Vdp 可适⽤下述哪⼀过程:(A) 298K 、101325Pa 下的⽔蒸发过程 (B) 理想⽓体真空膨胀 (C) 电解⽔制取氢(D) N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)未达平衡2.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：3. 在101.3 kPa 下,110C 的⽔变为110C 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 < 04. 某体系分A,B 两部分，这两部分的热⼒学概率分别为A 和B ,则整个体系的微观状态数与 A , B 的关系为：( )(A ) = A B ( B ) = B / A (C)= A + B( D )= B — A5.下列对物质临界点性质的描述哪⼀个是错误的( )(A) 液相摩尔体积与⽓相摩尔体积相等 (B) 液相与⽓相的临界⾯消失(C) 汽化热为零(D) 固、液、⽓三相共存6.2 mol 液态苯在其正常沸点(353.2 K)和101.325 kPa 下蒸发为苯蒸⽓，该过程的△vap F等于( )(A) 23.48 kJ (B) 5.87 kJ (C)2.94 kJ(D) 1.47 kJ7.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△ S = △ H 相变/T 相变(2) 体系经历⼀⾃发过程总有dS > 0(3) ⾃发过程的⽅向就是混乱度增加的⽅向(A)S 体 > 0 , S 环 < 0(C) S 体 > 0 , S 环=0 (B)S 体 < 0 , S 环〉0(D) S 体 < 0 , S 环=0(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)8.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,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分混合。

物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案第二章 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℃，p 下转变为液态水，其熵变TH 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。

热力学第二定律齐齐哈尔大学物理化学考试参考3.3 卡诺热机在T 1=900K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作。

求：（1）热机效率η；（2）当向低温热源放热－Q 2=100kJ 时，系统从高温热源吸热Q 1及对环境所作的功－W 。

3.7 已知水的比定压热容c p ＝4.184 J·g -1·K -1。

今有1 kg ，10℃的水经下述三种不同过程加热成100℃的水，求各过程的∆S sys ，∆S amb ，及∆S iso 。

（1）系统与100℃热源接触；（2）系统先与55℃热源接触至热平衡，再与100℃热源接触；（3）系统先后与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃热源接触。

解：（1）21312sys 1373.15d ln 110 4.184ln 1154.8J K 283.15T p pT mc T S T mc T T -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰ 3amb 11amb amb amb amb()110 4.184(373.15283.15)1009.1J K 373.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅ 1iso sys amb 1154.81009.1145.7J K S S S -∆=∆+∆=-=⋅ （2）amb,11,131sys,11328.15d ln 110 4.184ln 617.1J K 283.15T pamb p T mc T S T mc T T -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰ 3amb,11amb,11amb,1amb,1amb,1()110 4.184(328.15283.15)573.8J K 328.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅ amb,2amb,1,231sys,2,1373.15d ln 110 4.184ln 537.7J K 328.15T pamb p T amb mc T S T mc T T -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰ 3amb,2,1amb,2amb,2amb,2amb,2()110 4.184(373.15328.15)373.15p amb mc T T Q S T T ---⨯⨯⨯-∆=== 1504.6J K -=-⋅ 1sys sys,1sys,2617.1537.71154.8J K S S S -∆=∆+∆=+=⋅1amb amb,1amb,2(537.8)(504.6)1078.4J K S S S -∆=∆+∆=-+-=-⋅m S (298K)=205.1J·mol -1·K -1。

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。