第3章 热力学第二定律
练 习
1、发过程一定是不可逆的。而不可逆过程一定是自发的。上述说法都对吗为什么
答案：（第一句对，第二句错，因为不可逆过程可以是非自发的，如自发过程的逆过程。）
2、什么是可逆过程自然界是否存在真正意义上的可逆过程有人说，在昼夜温差较大的我国北方冬季，白天缸里的冰融化成水，而夜里同样缸里的水又凝固成冰。因此，这是一个可逆过程。你认为这种说法对吗为什么
答案：（条件不同了）
3、若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它只是从海水中吸热而全部转变为功。你认为这种机器能造成吗为什么这种设想违反热力学第一定律吗
答案：（这相当于第二类永动机器，所以不能造成，但它不违反热力学第一定律)
4、一工作于两个固定温度热源间的可逆热机，当其用理想气体作工作介质时热机效率为 η1，而用实际气体作工作介质时热机效率为 η2，则
A．η1>η2 B．η1
答案：（C）
5、同样始终态的可逆和不可逆过程，热温商值是否相等体系熵变 ΔS体 又如何
答案：（不同，但 ΔS体 相同，因为 S 是状态函数，其改变量只与始、终态有关）
6、下列说法对吗为什么
(1)为了计算不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条可逆途径来计算。但绝热过程例外。
(2)绝热可逆过程 ΔS =0，因此，熵达最大值。
(3)体系经历一循环过程后，ΔS =0 ，因此，该循环一定是可逆循环。
(4)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，ΔS >0 。
(5)孤立系统达平衡态的标态是熵不再增加。 答案：〔(1) 对，(2) 不对，只有孤立体系达平衡时，熵最大，(3)不对，对任何循环过程，ΔS＝0 不是是否可逆，(4) 应是 ΔS总＞0，水→冰是放热，ΔS＜0，ΔS＞0，(5) 对〕
7、1mol H2O(l)在 、下向真空蒸发变成 、的 H2O(g)，试计算此过程的 ΔS总，并判断过程的方向。
答案：(ΔS总=·K-1·mol-1>0)
1 甲
乙 第二节 热力学第一定律 学案
班级 姓名 2014/3/12
【学习目标】
1. 理解热力学第一定律的内容及表达式，并能进行简单的计算。
2. 会用热力学第一定律分析、解释有关的物理问题。
【学习过程】
一、热力学第一定律
1. 热力学第一定律：如果物体和外界同时发生做功和热传递的过程，那么物体内能的增加ΔU就等于 和 之和。
2.公式：ΔU= 。
其中，ΔU表示 ，Q表示 ，W表示 。
3.公式中各量正负号的意义
+（>0） -(<0)
W
Q
ΔU
例1. 一定质量的气体，在被压缩的过程中外界对气体做功３００ J，但这一过程中气体的内能减少了300 J，问气体在此过程中是吸热还是放热？吸收（或放出）多少热量？
二、热力学第一定律在理想气体中的应用
理想气体的特点：由于理想气体不计分子间的作用力，也就忽略了分子的势能，所以理想气体的内能只是分子热运动
的总和，理想气体的内能只跟
有关。
1. 绝热过程
（1）绝热系统：不与外界发生热交换的系统
（2）写出绝热系统的热力学第一定律表达式：
（3）如何改变一个绝热系统的内能？
气体与外界无热交换，Q= 。体积膨胀，外界对气体做 （正、负）功，内能 ；体积压缩，外界对气体做 （正、负）功，内能 。
例2．(单选)如图所示活塞将气缸分成两气室，气缸和活塞（连同拉杆）都是绝热的，且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外拉的过程中：（ ） 2
A．E甲不变，E乙减小
第3章 热力学第二定律
练 习
1、发过程一定是不可逆的。而不可逆过程一定是自发的。上述说法都对吗？为什么？
答案：（第一句对，第二句错，因为不可逆过程可以是非自发的，如自发过程的逆过程。）
2、什么是可逆过程？自然界是否存在真正意义上的可逆过程？有人说，在昼夜温差较大的我国北方冬季，白天缸里的冰融化成水，而夜里同样缸里的水又凝固成冰。因此，这是一个可逆过程。你认为这种说法对吗？为什么?
答案：（条件不同了）
3、若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它只是从海水中吸热而全部转变为功。你认为这种机器能造成吗？为什么？这种设想违反热力学第一定律吗？
答案：（这相当于第二类永动机器，所以不能造成，但它不违反热力学第一定律)
4、一工作于两个固定温度热源间的可逆热机，当其用理想气体作工作介质时热机效率为 η1，而用实际气体作工作介质时热机效率为 η2，则
A．η1>η2 B．η1
答案：（C）
5、同样始终态的可逆和不可逆过程，热温商值是否相等？体系熵变 ΔS体 又如何？
答案：（不同，但 ΔS体 相同，因为 S 是状态函数，其改变量只与始、终态有关）
6、下列说法对吗？为什么？
(1)为了计算不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条可逆途径来计算。但绝热过程例外。
(2)绝热可逆过程 ΔS =0，因此，熵达最大值。
(3)体系经历一循环过程后，ΔS =0 ，因此，该循环一定是可逆循环。
(4)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，ΔS >0 。
(5)孤立系统达平衡态的标态是熵不再增加。
答案：〔(1) 对，(2) 不对，只有孤立体系达平衡时，熵最大，(3)不对，对任何循环过程，ΔS＝0 不是是否可逆，(4) 应是 ΔS总＞0，水→冰是放热，ΔS＜0，ΔS＞0，(5) 对〕 7、1mol H2O(l)在 373.15K、下向真空蒸发变成 373.15K、的 H2O(g)，试计算此过程的 ΔS总，并判断过程的方向。
27 第三章 热力学第二定律
一． 基本要求
1．了解自发过程的共同特征及热力学第二定律的表述方式。
2．掌握Carnot循环中各步的功和热的计算，了解如何从Carnot循环中引出熵这个状态函数。
3．掌握Clausius不等式的应用及熵增加原理，会熟练计算一些常见过程如：等温、等压和等容过程的熵变，学会设计简单的可逆过程。
4．了解熵的本质和规定熵的由来，会使用规定熵值来计算化学变化的熵变。
5．理解为什么要定义Helmholtz自由能和Gibbs自由能，它他们有什么用处？如何计算不同过程中它们的变化值？
6．了解有几个热力学判据，掌握如何利用Gibbs自由能判据来判断变化的方向和限度。
7．了解热力学的四个基本共识的由来，记住每个热力学函数的特征变量，会利用dG的表示式计算温度和压力对Gibbs自由能的影响。
二． 把握讲课要点的建议
自发过程的共同特征是不可逆性，热力学第二定律即是概括了所有不可逆过程的经验定律。通过学习本章，原则上解决了判断变化的方向和限度的问题，完成了化学热力学的最基本的任务。所以学好本章十分重要。
通过学习Carnot循环，一方面熟练不同过程中功和热的计算，另一方面理解所导出的熵函数的状态函数的性质及热机效率总是小于1的原因。
Clausius不等式就是热力学第二定律的数学表达式，从这个不等式就可以引出以后的几个判据，解决判断变化方向与限度的问题，必须要让学生掌握。
熵增加原理引出了熵判踞，但要讲清楚绝热过程的熵变只能判断过程的可逆与否，而只有隔离系统的熵变才能判断过程的可逆与否及自发与否。要计算隔离 28 系统的熵变，必须介绍如何计算环境的熵变。
计算熵变一定要用可逆过程的热效应，如果实际是个不可逆过程，则要介绍几个如何设计可逆过程的方法，例如，如何可逆地绕到相变点：熔点、沸点或饱和蒸汽压时的可逆气-液平衡点。
不必完整地介绍熵的本质和热力学第三定律，只需要让学生了解熵是系统混乱度的一种量度，凡是混乱度增加的过程都是自发过程。5个热力学函数的绝对值都是不知道的，熵也不例外。但是热力学第三定律规定了在0 K时的一个相对标准，由此而得到的熵值称为规定熵。在298 K时的常见物质的规定熵值有表可查，并可以用来计算化学反应的熵变。
