第三章练习题及答案
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(一) 填空题
1.在高温热源T 1和低温热源T 2之间的卡诺循环, 其热温熵之和()12
12
Q Q T T +=。循环过程的热机效
率(
)η=。
2.任一不可逆循环过程的热温熵之和可以表示为()0Q T δ⎛⎫
⎪
⎝⎭⎰不可逆
。
3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的()sys 0S ∆;()amb
0S ∆。
4.系统经可逆循环后,S ∆( )0, 经不可逆循环后S ∆( )。(填>,=,<)。
5.某一系统在与环境300K 大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ 的功,则系统与环境交换的热(
)Q =;()sys
S
∆=;()amb
S
∆=。
6.下列过程的△U 、△H 、△S 、△G 何者为零? ⑴ 理想气体自由膨胀( );
⑵ H 2(g )和Cl 2(g )在绝热的刚性容器中反应生成HCl (g )的过程( ); ⑶ 在0 ℃、101.325 kPa 下水结成冰的相变过程( )。 ⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。 ⑸ 实际气体节流膨胀过程( )。
7.一定量理想气体与300K 大热源接触做等温膨胀,吸热Q =600kJ,对外所做功为可逆功的40%,则系统的熵变(
)S ∆=。
8. 1 mol O 2(p 1,V 1,T 1)和1 mol N 2(p 1,V 1,T 1)混合后,总压为2 p 1,总体积为V 1,温度为T 1,此过程的△S ( )0(填>,<或=,O 2和N 2均可看作理想气体)。
9.热力学第三定律用公式表示为:(
)()*
m S =。
10. 根据 d G =-S d T+V d p 可知任一化学反应的 (1)r m ΔT
G p ⎛⎫
∂= ⎪∂⎝⎭( )
; (2)r m ΔP G T ∂⎛⎫
= ⎪∂⎝⎭( ); (3)r m ΔP
V T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭( )
。 11.某理想气体在500 K 、100 kPa 时,其m T
S p ⎛⎫
∂= ⎪∂⎝⎭ ( )(要求填入具体数值和单位)。
12.任一化学反应的(
)r m p
S T ⎛⎫
∂∆= ⎪∂⎝⎭,因此一定温度范围内化学反应的r m S ∆不随温度变化的条
件是( )。
13. 一定量理想气体,恒温条件下熵随体积的变化率()T
S V ∂⎛⎫
= ⎪∂⎝⎭;
一定量范德华气体,恒温条件下熵随体积的变化率()T
S V ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭。
14. 1 mol 双原子理想气体由始态370 K 、100 kPa 分别经①等压过程和②等容过程加热到473 K ,则在①、②两个过程中下列物理量的关系是:Q 1( )Q 2;W 1( )W 2;△H 1( )△H 2;△S 1( )
△S 2(填>,<或=)。
15. 某气体的摩尔定压热容和摩尔定容热容分别为C p ,m 、C V ,m 。 ⑴ 在S-T 图上画出等压升温线和等容升温线;
⑵ 图中某温度下等压线与等容线斜率之比为( )。
16. 1 mol 理想气体由始态Ⅰ(p 1,V 1,T 1)分别经绝热可逆和绝热向真空膨胀至相同体积V 2,其相应的终态为Ⅱ(p 2,V 2,T 2)及Ⅲ(p 3,V 2,T 3),则在两个终态间的关系为T 2( )T 3;p 2( )p 3;S 2( )S 3(填>,<或=)。
17.已知25℃时Hg(l)的531m 1.48210m mol V --=⨯⋅,恒压热膨胀系数1V p
V V T α∂⎛⎫
=
⎪∂⎝⎭=1.82×
10-4K -1。在恒温25℃时将1mol Hg(l)由100kPa 加压到1100kPa ,假设此过程汞的体积变化可忽略不计,则此过程的△S =( )。
18.乙醇液体在常压、正常沸点温度下蒸发为乙醇蒸气,此过程的△H 与△S 的关系式( ); △H 与Q 的关系式( );计算△H 所需的热力学基础数据:( ),所依据的公式形式为( )。
19. 指出下列各热力学关系式的成立条件: ⑴ △G =△H -T △S ( ); ⑵ d G =-S d T +V d p ( ); ⑶2
1
Δln
V S nR V = ( )。 20. 指出下列各关系式的应用条件:
(1) △G =-W ': ( );
(2) △S ≥0 ( >0自发;=0平衡):( ); (3) δd Q
S T
=
: ( )。 21. 1 mol 理想气体经节流膨胀(即Joule-Tomson 实验)压力自p 1降低到p 2,此过程的△A ( )0,△U ( )0 ,(填>,<或=)。
22. 在0 ℃、101.325 kPa 下,液态水的摩尔熵( )冰的摩尔熵;液态水的摩尔吉布斯函数( )冰的摩尔吉布斯函数(填>,<或=)。
23. 2mol 理想气体在300K 下100 kPa 压缩至1 MPa ,并放热10 kJ ,此过程的(
)11ΔJ K mol S --=⋅⋅
24.表达式()()2112'ΔΔΔln /ln /Q W T S G A nRT V V nRT p p =-==-=-==适用条件为( )。 (二)选择题
1. 理想气体与温度为T 的大热源接触并作等温膨胀吸热Q ,所作的功是变到相同终态的最大功的20%,则系统的熵变为( )。
(a) Q/T ; (b)0; (c)5Q/T ; (d)-Q/T 。
2.封闭系统中'0W =时的等温等压化学反应,可用( )式来计算系统的熵变。
(a)Q S T ∆=
; (b)H S T ∆∆=; (c)H G
S T
∆-∆∆=; (d)21ln V S nR V ∆=。
3.在绝热系统中发生的( )过程,系统的熵变0S ∆=。
(a)任何; (b)循环; (c) 可逆; (d) 不可逆。
4.具有相同状态n ,T ,V 的氧气和氮气,在维持恒温恒容条件下混合,此过程系统的熵变(
)S ∆=。