物理化学简明教程(第四版)第二章 热力学第二定律

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)。

物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
本文为物理化学简明教程第四版课后练习题，包含答案。

主要介绍了热力学和
量子化学方面的知识。

第一章热力学基础
1.1 热力学第一定律
1.1.1 以下哪种是热力学第一定律的表述？
A. 热量是一个守恒量
B. 能量不能被消灭，只能转化成其他形式
C. 系统的内能等于热量和功的代数和
答案：C
1.1.2 如果一个系统的内能增加了100 J，并且从系统中流出了30 J 的热量，那么系统所做的功是多少？
答案：70 J
1.2 热力学第二定律
1.2.1 以下哪种是最常用的热力学第二定律的表述？
A. 任何热量都不能从低温物体传递到高温物体，除非做功
B. 热力学过程的总熵永远不会减少
C. 热力学系统是一个孤立的系统
答案：B
1.2.2 熵的单位是什么？
答案：J/K
第二章量子力学基础
2.1 波粒二象性
2.1.1 波长为400 nm的光的能量是多少？
答案：4.94×10^-19 J
2.1.2 电子穿过双缝的实验表明电子具有波粒二象性。

在哪些情况下，电子的波动性会更加显著？
答案：在动量较小和物体尺寸较大的情况下
2.2 氢原子的结构
2.2.1 氢原子基态的能量是多少？
答案：-2.18×10^-18 J
2.2.2 在电子半径平方的图像中，哪些区域表示电子最有可能出现？
答案：波峰处
总结
本文介绍了物理化学中的热力学和量子化学方面的知识，包含了相关的课后练习题，答案也一并给出。

希望这些例题能够帮助读者更好地理解物理化学的相关知识。

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。

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。

物理化学简明教程第四版课后习题答案物理化学简明教程第四版课后习题答案物理化学是一门研究物质的性质、结构和变化规律的学科。

它是化学和物理学的交叉领域，涉及到了许多基本概念和理论。

为了帮助学生更好地理解和掌握物理化学的知识，教材通常会提供一些课后习题。

下面是物理化学简明教程第四版课后习题的答案。

1. 习题一：化学平衡答案：化学平衡是指化学反应在一定条件下达到动态平衡的状态。

在平衡状态下，反应物和生成物的浓度保持不变，但是反应仍在进行。

平衡常数K是描述平衡状态的一个重要参数，它的大小决定了反应的方向和强度。

平衡常数的计算方法是根据反应物和生成物的浓度之比来确定。

2. 习题二：热力学答案：热力学是研究能量转化和能量传递的学科。

热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量守恒。

热力学第二定律是热力学不可逆性原理，它表明自然界中存在着一种趋势，即熵增加的趋势。

熵是描述系统无序程度的物理量，熵增加意味着系统的无序程度增加。

3. 习题三：电化学答案：电化学是研究电与化学反应之间相互作用的学科。

电化学反应可以分为两类：电解反应和电池反应。

电解反应是指在外加电势的作用下，将化学物质分解成离子的反应。

电池反应是指利用化学反应产生电能的反应。

电化学反应的关键是电子的转移，它通过氧化还原反应来实现。

4. 习题四：量子力学答案：量子力学是研究微观世界的物理学理论。

它描述了微观粒子的运动和相互作用。

量子力学的基本假设是波粒二象性，即微观粒子既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。

量子力学的基本方程是薛定谔方程，它描述了微观粒子的波函数演化规律。

波函数可以用来计算微观粒子的位置、动量和能量等物理量。

5. 习题五：分子动力学答案：分子动力学是研究分子运动的理论和方法。

它基于牛顿力学和统计力学的原理，通过求解分子运动方程来描述分子的运动轨迹。

分子动力学可以用来研究分子的结构、动力学性质和相互作用。

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 R T 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。

第九章 化学动力学根本原理质量作用定律r = k[A]a [B]b ；质量作用定律只适用于基元反响。

（简洁反响与复合反响中的各基元反响）简洁反响都是简洁级数反响，但是简洁级数反响不肯定是简洁反响一级反响： 1）k1单位：s-12）半衰期t1/2：当c=1/2c0时所需时间110012/16932.02ln 2/ln 1k k c c k t ===；t ½ 与起始浓度c0无关。

阿累尼乌斯公式 Ea=12.6×10^3×R=104.8kJ · mol-1 lnA=20.26A = e^20.26 = 6.29 ×10^8 mol-1·dm3·s-1 第八章 外表现象与分散系统 外表张力σ 单位：N/m物理意义：外表紧缩力定义：在相外表的切面上，垂直作用于外表随意单位长度上的紧缩力。

影响外表张力的因素：1. 物质的种类及共存相的种类（性质）；2. 温度影响：前者<0，即温度上升，外表张力变小拉普拉斯公式：rp σ2=∆ r ：曲率半径。

r 越大，Δp 越小；平面时r 趋近于无穷大，Δp=01.不管是凸液面，还是凹液面，附加压力的方向总是指向球心，即球内的压力肯定大于球外的压力；2. 液膜（肥皂泡）Δp=4σ/rKelvin 公式：(液相) P'=P+2σ/r ；(气相) pr凹（液中气泡）：r 取负值，pr < p ；凸（小液滴）：r 取正值，pr > p人工降雨（过饱与蒸气）高空中没有灰尘,水蒸汽可到达相当高的过饱与程度而不致凝合成水。

因为此时高空中的水蒸气压力虽然对平液面的水来说已是过饱与的了，但对将要形成的小水滴来说尚未饱与，因此小水滴难以形成。

若在空中撒入凝合中心(AgI,), 使凝合成水滴的曲率半径加大，其相应的蒸气压可小于高空中已有的水蒸气压，蒸气就在这些微粒外表凝合成水滴。

这就是人工降雨的根本道理。