第二章热力学第二定律习题辅导(2009上册)
1、一可逆热机在三个热源间工作，当热机从T1热源吸热1200 J，作功200 J 时，已知各热源T1，T2，T3的温度分别为400 K，300 K，200 K。试求：
(1) 其他两个热源与热机交换的热量，指出热机是吸热还是放热；
(2) 各热源的熵变和总熵变。
[答] (1) 热机循环一周： U = 0，-W = Q1+ Q2+ Q3 (1)
可逆热机的热温商之和为零，Q1/T1+ Q2/T2+ Q3/T3=0 (2)
由(1)、(2) 两式联立解得：Q2= -1200 J，(放热)；Q3= 200 J，(吸热)
(2) ΔS1= Q1/T1= 3 J·K-1；ΔS2= -4 J·K-1；ΔS3= 1 J·K-1
ΔS总=ΔS1+ΔS2+ΔS3= 0
2、一切自发变化都有一定的__________________,并且都是不会________________进行的,这就是自发变化的共同特征。[答] 变化方向自动逆向
3、下列四种表述：两者都不正确者为：( ) (C)
(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d S > 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
(A) (1)，(2)；(B) (3)，(4)；(C)；(2)，(3)；(D) (1)，(4)
4、有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作：
(1) 从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(-Q-W1)
(2) T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周, 对外作功
W2，放给T1热源(-Q-W2) 的热量，则上述两过程中功的大小为：( )
(A) -W1>- W2(B) -W1= -W2(C) -W1<- W2(D) -W1≥-W2 [答] (A)
5、将一玻璃球放入真空容器中，球中已封入1mol H2O(l) (101.3 kPa,373 K)，真空容器内部恰好容纳1mol 的H2O(g) (101.3 kPa,373 K)，若保持整个体系的温度为373 K，小球被击破后，水全部汽化成水蒸气，计算Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。根据计算结果，这一过程是自发的吗？用哪一个热力学性质作为判据？试说明之。已知水在101.3 kPa，373 K 时的汽化热为40 668.5 J·mol-1。
[答] ΔH = Q R= 40.668 kJ；向真空汽化W = 0
Q =ΔU =ΔH -Δ(pV) =ΔH -Δn×RT = 37.567 kJ
ΔS = Q R/T = 109.0 J·K-1ΔG = 0 ΔA =ΔU - TΔS = -3101 J
该过程是恒温恒容过程，故可用ΔA作判据，因为ΔA< 0，故该过程自发。
6、请判断理想气体节流膨胀过程中，体系的ΔU，ΔH，ΔS，ΔA，ΔG中哪些一定为零？
[答] ΔH = 0 , ΔU = 0
7、选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格：
理想气体经节流膨胀，ΔS _____ 0，ΔG _____ 0。
[答] > ，< 。
8、H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程：( )
(A) ΔH = 0；(B) ΔU = 0 ；(C) ΔS = 0 ；(D) ΔG = 0
[答] (B)
9、选择正确答案，将其标号字母填入括号内。理想气体恒压膨胀，其熵值如何变化？( )
(A) 不变(B) 增大(C) 减小(D) 不能确定
[答] (B)
10、理想气体的atto 循环由下面四个可逆步骤构成：
(A) 气体绝热可逆压缩(B) 恒容升温，气体从环境吸热
(C) 气体经绝热膨胀作功(D) 恒容降温回到原态
该循环过程的T －S 图为 ( ) [答] (D)
11、已知某可逆反应的 (?Δr H m /?T )p = 0，则当反应温度降低时其熵变Δr S m ：( ) (C)
(A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断
12、某化学反应在等温、等压下 (298 K, p ?) 进行，放热 40.000 kJ ，若使该反应通过可
逆电池来完成，则吸热 4.000 kJ 。 (1) 计算该化学反应的Δr S m ；
(2) 当该反应自发进行时（即不做电功时），求环境的熵变及总熵变（即Δr S m ,体+ ΔS m ,环）
(3) 计算体系可能做的最大电功为若干？
[答] (1) Δr S m ,体= Q R /T = 13.42 J·K -1·mol -1
(2) ?S m ,环= - Q P /T = 134.2 J·K -1·mol -1 （作业）
Δr S m ,隔离 = Δr S m ,体+ ΔS m ,环= 147.6 J·K -1·mol -1
(3) Δr G m = Δr H m - T Δr S m = Q P - Q R = - 44.000 kJ ； W f =Δr G m = -44.000 kJ
13、在 298.2 K 的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时一瓶放 0.2 mol O 2 ,压力
为 0.2 p ?。另一瓶放 0.8 mol N 2，压力为 0.8 p ?，打开旋塞后，两气体相互混合，计算：
(1) 终态时瓶中的压力；
(2) 混合过程的Q ，W ，Δmix U ，Δmix S ，Δmix G ；
(3) 如果等温下可逆地使气体恢复原状，计算过程的Q 和W 。
[答] (1) V 1= n 1RT /p 1= 24.47 dm 3； V 2= n 2RT 2/p 2= 24.47 dm 3； p 终= n 总RT /V 总= 50.66 kPa
(2) 理想气体等温变化 ΔU = 0，打开活塞，自动混合 W = 0, Q = 0
Δ
mix S =Δ2O S +Δ2N S = 2O n R ln(V 总/2O V )+2N n R ln(V 总/2N V )= 5.763 J·K -1 Δmix G =Δ2O G +Δ2N G = 2O n RT ln(2O ,p 终/2O p ,始) +2N n RT ln(2N ,p 终/2N p ,始)= -1.719 kJ
或 Δmix G = Δmix H -T Δmix S = - 1.719 kJ
(3) Q R = -T Δmix S = -1.719 kJ Δmix U = 0 , -W = Q R = 1.719 kJ
14、苯的正常沸点为 353K ，摩尔汽化焓是 Δvap H m = 30.77 kJ ?mol -1,今在 353K, p ?下，将1mol
液态苯向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。
(1) 计算该过程中苯吸收的热量Q 和作的功W ；
(2) 求苯的摩尔汽化自由能Δvap G m 和摩尔汽化熵Δvap S m ；
(3) 求环境的熵变；
(4) 使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否？并判别之。
[答] (1) W 实际 = -p 外ΔV = 0 等温可逆汽化： Q p = n Δvap H m = 30.77 kJ
W R =-pV g = -nRT = -2.935 kJ Δvap U m = Q p +W R = 27.835 kJ
Q 实际 =Δvap U m - W 实际 = 27.835 kJ
(2)Δvap S m = n Δvap H m /T = 87.2 J·K -1 Δvap G m = 0
(3)ΔS 环= - Q 实际/T = -78.9J· K -1
(4)ΔS 总= Δvap S m +ΔS 环= 8.3 J·K -1 > 0，所以原过程为不可逆过程。 15、1 mol H 2从 100 K ，4.1 dm 3加热到 600 K ，49.2 dm 3，若此过程是将气体置于750K 的
炉中让其反抗101.325 kPa 的恒定外压下以不可逆方式进行，计算孤立体系的熵变。已知氢
气的摩尔定容热容与温度的关系式是：
C V , m ={20.753-0.8368×10-3T /K+20.117×10-7(T /K)2} J·K -1·mol -1
[答] 设计可逆过程求 ΔS 体，ΔS 体= ΔS 1(恒温) + ΔS 2(恒容)
ΔS 体= R ln(V 2/V 1) +
?21(T T C V ,m /T )d T = 57.8 J·K -1 ΔU =?21T T C V ,m d T = 10.374 kJ
(积分限：T 1= 100 K ，T 2= 600 K) W = -p (V 2- V 1) = -4.570 kJ Q 实际=ΔU -W= 10.374+4.570=14.944 kJ ΔS 环= - Q 实际/T 环= -19.9 J·K -1
ΔS 总= ΔS 体+ ΔS 环= 37.9 J·K -1
.16、 在一杜瓦瓶（绝热恒压容器）中，将5 mol 40℃ 的水与 5 mol 0℃ 的冰混合，求平
衡后的温度，以及此体系的ΔH 和ΔS 。已知冰的摩尔熔化热为 6.024 kJ·mol -1，水的摩尔定
压热容为 75.3 J·K -1·mol -1。
[答] 体系绝热恒压，ΔH = 0。若冰全部溶化 ΔH 1= 30.120 kJ 。水降温至 0 ℃ 时，
ΔH 2= -15.060 kJ 。因ΔH 1+ΔH 2= 15.060 kJ > 0 冰不会全熔化，体系温度为 0 ℃。
设冰的熔化的物质的量为 n ， 则 ΔH =ΔH 1+ΔH 2= n (6.024 kJ·mol -1) – 15.060 kJ = 0 n = 2.5 mol ，所以冰熔化的熵变 ΔS 1=ΔH 1/T = 55.16 J·K -1
水冷却的熵变 ΔS 2= ?2
1(T T C p /T )d T = -51.48 J·K -1
，(积分限：T 1= 313 K ，T 2= 273 K) 所以 ΔS =ΔS 1+ΔS 2= 3.68 J·K -1
17、若 1000 g 斜方硫 (S 8) 转变为单斜硫 (S 8) 时，体积增加 0.0138 dm 3。斜方硫和单斜硫
在25℃时标准摩尔燃烧热分别为 -296.7 kJ·mol -1，-297.1 kJ·mol -1；在 101.325 kPa 的压力下，
两种晶型的正常转化温度为 96.7℃。请判断在 100℃，506.625 kPa 下，硫的哪一种晶型稳
定？设两种晶型的C p , m 相等（硫的摩尔质量为0.032 kg·mol -1），且两种晶型转变的体积增
加值为常数。
[答] 25℃，p ?下斜方硫变单斜硫 Δr H m $=Δc H m $(斜方) -Δc H m $
(单斜) = 400 J·mol -1 因ΔC p ,m = 0，故 Δr H m ，Δr S m 不随温度变化。
在 96.7 ℃，p ?下，为可逆相变化，ΔG = 0，Δr S m $= Δr H m $
/T = 108 J·K -1 在 100℃，p ?下为不可逆相变化，故Δr G m $,1= Δr H m $-T Δr S m $
= -3.06 J·mol -1 在 100℃，5p ?下，不可逆相变过程的吉布斯自由能变为 Δr G m ,2
因 (?ΔG /?p )T =ΔV = 3.53×10-6 m 3·mol -1
所以Δr G m ,2=Δr G m $
,1+??3
1p p V d p = -1.63 J·mol -1 < 0；p 1= p ?，p 2= 5p ?
，故单斜硫稳定。 18、298 K ，101.3 kPa 下，Zn 和 CuSO 4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做出电功200 kJ ，
放热 6 kJ ，求该反应的Δr U ，Δr H ，Δr F ，Δr S ，Δr G （设反应前后的体积变化可忽略不计）。
[答] W f = -200 kJ ， W v = 0， W = W f + W v = 200 kJ Δr U = Q + W = -206 kJ Δr H = Δr U + Δ(pV ) = Δr U + p ΔV = -206 kJ Δr S = Q R /T = -20.1 J·K -1
Δr A = Δr U - T Δr S = -200 kJ Δr G = Δr H - T Δr S = -200 kJ
19、室温下，10p ?的理想气体绝热节流膨胀至 5p ?的过程有：其正确的答案应是：( ) (A)
(1) W > 0 (2) T 1> T 2 (3) Q = 0 (4) ΔS > 0
(A)(3)，(4)； (B)(2)，(3)； (C) (1)，(3)； (D) (1)，(2)
20、(1) 理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀，吸热Q ，所作的功是变到相同终态
的最大功的 20％，则体系的熵变为： ( ) (C)
(A) Q /T (B) 0 (C) 5Q /T (D) - Q /T
(2) 体系经历一个不可逆循环后： ( ) (C)
(A) 体系的熵增加 (B) 体系吸热大于对做作的功
(C) 环境的熵一定增加 (D) 环境的内能减少
21、绝热等压条件下,将一小块冰投入263 K,100 g 过冷水中,最终形成273 K 的冰水体系,以
100 g 水为体系,求在此过程中的Q , ?H , ?S ,上述过程是否为可逆过程?通过计算说明。已知：
?fu s H m (273 K)=6.0 kJ·mol -1 ，C p , m (273K,l)=75.3 J·K -1·mol -1 ，C p , m (273K,s)=37.2 J·K -1·mol -1
[答] ΔH = Q p = 0； (绝热)
ΔH =ΔH 1(变温)+ΔH 2(相变) = nC p ,m (T 2-T 1)- n x Δfus H m
= 100 g ×75.3 J·K -1·mol -1×(273-263) K/18.0 g·mol -1+n x (-6000 J·mol -1) = 0 n x (l →s) = 0.697 mol (即 12.55 g)
ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nC p ,m ln(T 2/T 1)- n x Δfus H m /T = 0.46 J·K -1 > 0
因为ΔS (绝) > 0， 所以过程是不可逆的。
22、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： ( ) (B)
(A) ?S 体> 0 , ?S 环< 0 (B) ?S 体< 0 , ?S 环> 0
(C) ?S 体> 0 , ?S 环= 0 (D) ?S 体< 0 , ?S 环= 0
23、在300℃时,2 mol 某理想气体的吉布斯自由能G 与赫姆霍兹自由能F 的差值为： ( )
(A) G -F =1.247 kJ (B) G -F =2.494 kJ (C) G -F =4.988 kJ (D) G -F =9.977 kJ
[答] (C) G -F =pV =nRT = 4.988 kJ
24、 已知反应在 298 K 时标准摩尔反应焓为：
(1) Fe 2O 3(s) + 3C(石墨) 2Fe(s) + 3CO(g)， Δr H m ,1$
= 489 kJ·mol -1 (2) 2CO(g) + O 2(g) 2CO(g)， Δr H m,2$
= -564 kJ·mol -1 (3) C(石墨) + O 2(g) CO 2(g)， Δr H m ,3$
= -393 kJ·mol -1 且 O 2(g)，Fe(s)，Fe 2O 3(s) 的S m $
(298 K) 分别为：205.03，27.15，90.0 J·K -1·mol -1。问：298 K , p ?下的空气能否使 Fe(s) 氧化为 Fe 2O 3(s) ? （空气中含氧量为 20%）。
[答] 此反应为 2Fe(s) +(3/2)O 2(g) → Fe 2O 3(s) --------- (4)
由题中 3×(3) - (1) - (3/2)×(2) 可得 (4) 式
所以 Δr H m ,4$= 3Δr H m ,3$- Δr H m ,1$- Δr H m,2$
= -822 kJ·mol -1 同理 Δr S m,4$= -271.8 J·K -1·mol -1 G m,4$=Δr H m,4$- T Δr S m,4$
= -740 kJ·mol -1 Δr G m ,4= Δr G m,4$+ RT ln1/(2
O p / p ?)3/2 = -734 kJ·mol -1< 0，故可以氧化。 25、在凝固点，液体凝结为固体（设液体密度小于固体密度）,在定压下升高温度时，该过
程的Δl s
G 值将： ( ) [答] (A)
(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能确定
26、将1mol H 2O(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 的过热蒸气,但不久全凝结为液态水,请计算该凝聚过程的?H m , ?S m , ?G m 。
H 2O(g,373 K,2p ?)??→H 2O(l,373 K,2p ?)
已知在该条件下,水的汽化热为46.024 kJ·mol -1,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。
[答] 设计可逆过程：
ΔH m =ΔH m ,1+ΔH m ,2+ ΔH m ,3= - 46.024 kJ·mol -1
ΔG m = ΔG m ,1+ ΔG m ,2+ ΔH m ,3 = -RT (p 1/p 2) + 0 + V m (p 1-p 2)= - 2.148 kJ·mol -1
ΔS m = (ΔH m -ΔG m )/T = - 117.6 J·K -1·mol -1
27、1mol 单原子分子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度是 300 K ，压力为 1013.250
kPa 。压力突然降至 202.65 kPa ，并且气体在202.65 kPa 的压力下做绝热膨胀，则该过程的
ΔS 是： ( ) [答] (C)；
(A) ΔS < 0 (B) ΔS = 0 (C) ΔS > 0 (D) ΔS ≥0
28、在物质的量恒定的S -T 图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为
(?S /?T )V =X 和 (?S /?T )p = Y ，则在该点两曲线的斜率关系是 ( )
(A) X < Y (B) X = Y (C) X >Y (D) 无定值
[答] (A)
29、苯的正常沸点为 80℃，估计它在沸点左右温度范围内，温度每改变 1℃，蒸气压的变
化百分率约为： ( ) (A)
(A) 3% (B) 13% (C) 47% (D) 难以确定
30、恒压下纯物质当温度升高时其吉布斯自由能：( ) [答] (B)
(A) 上升 (B) 下降 (C) 不变 (D) 无法确定
31、 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里,当热力学函数____到达最____值时,体系处于平衡
状态。 [答] U 小
32、 B 物质的化学位μB 与温度的关系可表示为 ______，它与压力的关系可表示为 ______。
[答] (B μ?/?T )p ,m = -S B ,m (B μ?/p )T ,m = V B ,m
33、 恒温时，B 溶解于 A 中形成溶液，若纯 B 的摩尔体积大于溶液中 B 的偏摩尔体积，
则增加压力将使 B 在 A 中的溶解度如何变化？ ( )
(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不一定
[答] (A)
35、 在298.15 K,101.325 kPa 时,下面反应：Zn(s) + CuSO 4(a =1) =Cu(s) + ZnSO 4(a =1) 的摩尔焓变Δr m H $=-216.81 kJ·mol -1,设计一可逆电池使上述反应可逆地进行,该电池的电动
势为1.10 V,计算过程的总熵变。
[答] W 电= -ZFE = -2×(96 500 C·mol -1)×(1.10V) = -212.30 kJ·mol -1
Q R = Δr H m -W 电= (-216.81 + 212.30) kJ·mol -1 = -4.51 kJ·mol -1 ； ΔG =W Δr S m ,体系 = -15.13 J·mol -1/(298.15 K) = -15.13 J·K -1·mol -1 ΔS 环境 = 216 810 J·mol -1/(298.15 K) = 727.18 J·K -1·mol -1 ΔS = Δr S m ,体系 +ΔS 环境 = 712.05 J·K -1·mol -1
36、用熵函数求出：1mol H 2O(l)在101.325 kPa,263.15 K 下转变为H 2O(s)时过程的总熵变。
已知：H 2O(l)在273.15 K 时的凝固焓?l s
H m =-6004 J·mol -1,C p , m [H 2O(l)]=75.3 J·K -1·mol -1,
C p , m [H 2O(s)]=36.8 J·K -1·mol -1。
[答] 263.15 K 水结冰的过程为不可逆过程,现设计如下可逆过程:
ΔS 体系 = ΔS 1+ ΔS 2+ ΔS 3
=()s ,m 2l H O ,l d //p nC T T H T +??+ (),m 2H O ,s d /p nC T T ?
= (1mol)(75.3 J·K -1·mol -1)ln(273.15 K/263.15 K)- (1mol)(6004 J·mol -1/273.15 K) + (1mol)(36.8 J·K -1·mol -1)ln(263.15 K/273.15 K)
= - 5619 J·K -1
263.15K 时水的凝固焓为：H (263.15 K) =ΔH 1+ΔH 2+ΔH 3
=(),m 2H O ,l d p nC T ?+ΔH 2+(),m 2H O ,s d p nC T ?
= (1 mol)(75.3 J·K -1·mol -1)(273.15 K-263.15 K)+ (1 mol)(6004 J·K -1·mol -1)
+ (1 mol)(36.8 J·K -1·mol -1)×(263.15 K-273.15 K)
= - 5619 J
所以ΔS 环境 = 5619 J/263.15 K = 21.35 J·K -1
故 ΔS =ΔS 体系 + ΔS 环境= (-20.55 J·K -1) + (21.35 J·K -1)= 0.80 J·K -1
37、2Ag(s) +12O 2(g) = Ag 2O(s) 反应的 Δr G m
$(T )=[-32384-17.32(T /K)lg(T /K)+116.48(T /K)] J·mol -1。 (1) 试写出该反应的Δr S m $(T ),Δr H m $
与温度T 的关系式； (2) 目前生产上用电解银作催化剂,在600℃, p ?下将甲醇催化氧化成甲醛,试说明
在生产过程中Ag 是否会变成Ag 2O 。
[答] (1) Δr S m $(T ) = - [?Δr G m $
(T )/?T ]p = [17.32lg(T /K) - 108.96] J·K -1·mol -1 Δr H m $(T ) = Δr G m $(T ) + T Δr S m $
= [ -32384 - 7.52(T /K) ] J·mol -1 (2) Δr G m $
(873.15 K) = 24.84 kJ·mol -1 > 0 故 Ag 不会变成 Ag 2O 。 38、 在______、______、____________的条件下,自发变化总是朝着吉布斯自由能______的
方向进行的,直到体系达到平衡。 [答] 等温; 等压; 封闭体系不做其它功; 减少
39、 证明：范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度降低。
[答] (?T /?V )U = [-(?U /?V )T ]/(?U /?T )V = [-T (?p /?T )V + p ]/C V
p = RT /(V m - b) - (a /V m 2) (?T /?V m )U = (-a /V m
2)/C V < 0 (D)
40、理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( ) (B)
(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
(A) 2.531 J·K -1 (B) 5.622 J·K -1 (C) 25.31 J·K -1 (D) 56.22 J·K -1
41、化学平衡的化学势判据是 ________________________，其适用条件是___________________ 。
[答]B B
B μν∑= 0， 只作体积功的封闭体系(W f =0)，恒温、恒压条件下化学平衡体系。
42、关于偏摩尔量，下面的叙述中不正确的是： ( ) (B)
(A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零
(B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量，而且都不等于其摩尔量
(C) 除偏摩尔吉布斯自由能外，其他偏摩尔量都不等于化学势
(D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯－杜亥姆关系式
热力学第二定律练习题及答案
热力学第二定律练习题 一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( ) 2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =－S d T ＋V d p ＋d n B ，既适用于封闭系统也适用于敞 开系统。 （ ） 3、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。 ( ) 4、隔离系统的熵是守恒的。（ ） 5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（ ） 6、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（ ） 7、定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。 ( ) 8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W ’<0，且有W ’>G 和G <0，则此状态变化一定能发生。（ ） 9、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。（ ） 10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。 （ ） 11、如果一个化学反应的r H 不随温度变化，则其r S 也不随温度变化， （ ） 12、在多相系统中于一定的T ，p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。 （ ） 13、在10℃， kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。 （ ） 14、理想气体的熵变公式 只适用于可逆过程。 （ ） 15、系统经绝热不可逆循环过程中S = 0，。 （ ） 二、选择题 1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(A /T )V 值是：（ ） （1）大于零 （2） 小于零 （3）等于零 （4）不确定 2、 从热力学四个基本过程可导出V U S ??? ????=（ ） (1) (2) (3) (4) T p S p A H U G V S V T ???????????? ? ? ? ????????????? 3、1mol 理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。在下列结论中何者正确（ ）
热力学第二定律习题
1.在孤立系中，bai能量总是从有序到无序。du表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵zhi来描述混乱的状态。dao 2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。 3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面，如进化论的证明方面也起作用。用生动的语句描述就是：你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。扩展资料：①热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。③从分子运动论的观点看，作功是大量分
子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。一个不受外界影响的孤立系统，其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行，从此可见热是不可能自发地变成功的。④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。⑤根据热力学第零定律，确定了态函数——温度；根据热力学第一定律，确定了态函数——内能和焓；根据热力学第二定律，也可以确定一个新的态函数——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述。热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据，其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下：1、可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。2、当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。3、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示，也可以通过第三个体系的温度来表示。第二章热力学第二定律习题1. 1L理想气体在3000 K时压力为1519.9 kPa，经等温膨胀最后体积变到10 dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。 解： 2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10
热力学第二定律习题解答
第八章热力学第二定律 一选择题 1. 下列说法中，哪些是正确的( ) （1）可逆过程一定是平衡过程； （2）平衡过程一定是可逆的； （3）不可逆过程一定是非平衡过程；（4）非平衡过程一定是不可逆的。 A. (1)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2)、(3)、(4) 解：答案选A。 2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确的是( ) (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程； (2) 准静态过程一定是可逆过程； (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；
(4) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。 A. (1)、(2) 、(3) B. (1)、(2)、(4) C. (1)、(4) D. (2)、(4) 解：答案选C。 3. 根据热力学第二定律，下列哪种说法是正确的( ) A．功可以全部转换为热，但热不能全部 转换为功； B．热可以从高温物体传到低温物体，但 不能从低温物体传到高温物体； C．气体能够自由膨胀，但不能自动收缩；D．有规则运动的能量能够变成无规则运 动的能量，但无规则运动的能量不能 变成有规则运动的能量。 解：答案选C。 4 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：
( ) A. 温度不变，熵增加； B. 温度升高，熵增加； C. 温度降低，熵增加； D. 温度不变，熵不变。 解：绝热自由膨胀过程气体不做功，也无热量交换，故内能不变，所以温度不变。因过程是不可逆的，所以熵增加。 故答案选A 。 5. 设有以下一些过程，在这些过程中使系统的熵增加的过程是( ) (1) 两种不同气体在等温下互相混合； (2) 理想气体在等体下降温； (3) 液体在等温下汽化； (4) 理想气体在等温下压缩； (5) 理想气体绝热自由膨胀。 A. (1)、(2)、(3) B. (2)、(3)、(4) C. (3)、(4)、(5) D. (1)、(3)、(5) 解：答案选D。
高中物理-热力学第二定律练习题
高中物理-热力学第二定律练习题 1．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( ) A．有的只遵守热力学第一定律 B．有的只遵守热力学第二定律 C．有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律 D．所有的都遵守热力学第一、第二定律 2．如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法中正确的是( ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 3．(·大连高二检测)下列说法正确的是( ) A．机械能和内能的转化具有方向性 B．电能不可能全部转化为内能 C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能 4．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一
段时间大米、小米不会自动分开 B．将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开 C．冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D．随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100% 5．(·课标全国理综)关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A．为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B．对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C．可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D．不可能使热量从低温物体传向高温物体 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 6. 用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是( ) A．这一实验过程不违反热力学第二定律 B．在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温 C．在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能 D．在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题 选择题 ．ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程(B) 等温等压且非体积功为零的过程(C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程答案：A ．在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵 （A）不变(B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大 答案：D。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。 ．对任一过程，与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化(B) 体系对外作的功(C) 体系得到的功(D) 体系吸收的热 答案：A。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。 ．氮气进行绝热可逆膨胀 ΔＵ＝０(B) ΔＳ＝０(C) ΔA＝０(D) ΔＧ＝０ 答案：B。绝热系统的可逆过程熵变为零。
．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A)ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。 答案：A。因只有在恒温恒压过程中ΔG≤W'才成立。 ．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A)热不能自动从低温流向高温 (B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化 (C)第二类永动机是造不成的 (D热不可能全部转化为功 答案：D。正确的说法应该是，热不可能全部转化为功而不引起其它变化 ．关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积 (D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体
热力学第二定律复习题及答案
热力学第二定律复习题集答案 1 理想气体绝热向真空膨胀，则： A.ΔS = 0，W = 0 C.ΔG = 0，ΔH = 0 D.ΔU = 0，ΔG = 0 2. 方程2 ln RT H T P m βα?=d d 适用于以下哪个过程?A. H 2O(s)= H 24Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) D. NH 4Cl(s)溶于水形成溶液 3. 反应 FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe (s) 的?H 为正, ?S 为正（假定?r H ，?r S 与温度无关），下列说法中正确的是 ）: A. 低温下自发，高温下非自发； D. 任何温度下均为自发过程 。 4. 对于只作膨胀功的封闭系统 p T G ??? ???? 的值:A 、大于零； C 、等于零； D 、不能确定。 5．25℃下反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)θH ?= - 90.6kJ ·mol -1，为提高反应的平衡产率，应采取的措施为 。 A. 升高温度和压力 B. D. 升高温度，降低压力 6．ΔA=0 的过程应满足的条件是: A. 逆绝热过程 B. 等温等压且非体积功为零的过程 C. 7.ΔG=0 A. 逆绝热过程 C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 8.关于熵的性质 A. 环境的熵变与过程有关 B. D. 系统的熵等于系统内各部分熵之和 9. 在一绝热恒容的容器中, 10 mol H 2O(l)变为10 mol H 2O(s)时,: A. ΔS B. ΔG C. ΔH 10．在一定温度下，发生变化的孤立系统，其总熵 : A. 不变 B. C. 总是减小 11. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中: A. ΔS=0 U=0 12．在0℃、101.325KPa 下，过冷液态苯凝结成固态苯，) <0 D. △S + △S(环) <0 13. 理想气体绝热向真空膨胀，则： A. ΔS = 0，W = 0 C. Δ 14. ?T)V = -S C. (?H/?p)S 15.任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T ?V H m m /?，式中?V m 及?H m V ?V m < 0，?H m < 0 ； C.；或? V m < 0，?H m > 0 16.系统进行任一循环过程 C. Q=0 17.吉布斯判据可以写作： T, p, W ‘=0≥0 D. (dG) T, V , W ‘=0≥0 18.亥姆霍兹判据可以写作： T, p, W ‘=0 T, p, W ‘=0≥0 D. (dA) T, V , W ‘=0≥0 19. 的液固两相平衡，因为 V m ( H 2m 2H 2O( l )的凝固点将： A.上升； C.不变； D. 不能确定。 20．对于不作非体积功的均相纯物质的封闭体系，下面关系始中不正确的是：A.T S H p =??? ???? B.S T A V -=??? ???? C.V p H S =???? ???? D. p V U S =??? ???? 21. 373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(l)，令其与373.2 K 的大热源接触并向真空容器蒸发，变为373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(g)， 对这一过程可以判断过程方向的是:A. Δvap S m （系统） B. Δvap G m D. Δvap H m （系统） 22. 工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率: ；D.100 %。 23．某体系进行不可逆循环过程时:A. ΔS(体系) >0， ΔS(环境)< 0B. ΔS(体系) >0， ΔS(环境) >0 C. ΔS(体系) = 0， ΔS(环境 24.N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中:A. ΔU = 0 B. ΔA = 0 D. ΔG = 0 25.单组分体系，在正常沸点下汽化，不发生变化的一组量是:A. T ，P ，U B.H ，P ，U C. S ，P ，G 26.封闭体系中，W ’ = 0，恒温恒压下进行的化学反应，可用下面哪个公式计算体系的熵变: A. ΔS = Q P /T B. ΔS = Δ D. ΔS = nRTlnV 2/V 1 27.要计算298K ，标准压力下，水变成水蒸汽(设为理想气体)的ΔG ，需知道的条件是: A. m p C ?(H 2O 、l) 和m p C ? (H 2O 、g) B.水的正常沸点下汽化热Δ vap H m 及其熵变 D. m p C ? (H 2O 、l) 和m v C ? (H 2O 、g) 及Δvap H m 28.由热力学基本关系可以导出n mol 理想气体B 的()T S V ??为:A. nR/V B. –nR/P C. nR D. R/P 29. 在等温等压下，当反应的1m r mol KJ 5Δ-?= G 时，该反应: A. 能正向自发进行 B. D. 不能进行 30. 在隔离系统中发生一自发过程，则系统的ΔG 为:A. ΔG = 0 B. ΔG > 0 C. ΔG < 0
热力学第二定律习题解析
第二章热力学第二定律 习题 一 . 选择题： 1. 理想气体绝热向真空膨胀，则 ( ) (A) △S = 0，W = 0 (B) △H = 0，△U = 0 (C) △G = 0，△H = 0 (D) △U = 0，△G = 0 2. 熵变△S 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 以上正确的是（） (A) 1，2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4 3. 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是：（） (A) W = 0 (B) Q = 0 (C) △S > 0 (D) △H = 0 4. 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) 不可以达到同一终态 (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 5. P?、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？ (A) △U (B) △H (C) △S (D) △G 6. 在绝热恒容的反应器中，H2和 Cl2化合成 HCl，此过程中下列各状态函数的变 化值哪个为零？ ( ) (A) △r U m (B) △r H m (C) △r S m (D) △r G m 7. 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 8. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（） (A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0 (D) △G = 0
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题 爱因斯坦曾经如此赞美热力学第二定律的普适性：“一个理论的假设越简单，它所涵盖的事物范围越广泛，它所运用的领域越宽广，该理论就越令人印象深刻。经典热力学定律就给我以如此深刻的印象。我坚信，就其内容的普适性而言，热力学定律是唯一最具普适性的物理学理论，在其基本概念的运用范围和运用架构之内，热力学定律永远不可能被颠覆。” 爱因斯坦所赞美的具有唯一普适性的热力学定律通常被认为是三个定律或四个定律。 热力学第一定律，即人们非常熟悉的能量守恒及转化定律。 热力学第二定律，具有多种表达方式，下文详论。 热力学第三定律，是指当热力学温度达到零度(绝对温度T=0)时，一切完美晶体(没有任何缺陷的规则晶体)的熵值等于零。 根据热力学第三定律，利用量热数据，可计算出任意物质在各种状态(物态、温度、压力)的熵值。这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。
热力学第三定律还有一种表述法，那就是绝对零度(-273℃)时，物体将失去所有能量。也就是说，我们无法将任何物体的温度降低到绝对零度以下。 此外，科学家有时还谈论一个“热力学第零定律”，它描述的是在一个封闭系统里，所有物体或系统构成部分的热能必然达到均等状态。其实热力学第二定律已经包含此含义。 我们此处讨论的只是热力学第二定律及其对人类社会经济体系的意义。 热力学定律为何具有如此深刻的普适性？如果热力学定律对自然物理现象或生命现象具有唯一的普适性，那么热力学定律是否也能运用到经济学和其他社会科学中？我们是否能够运用热力学定律来阐释人类社会特别是经济体系中的重大现象？ 熵和热力学第二定律的含义 熵是颇为神秘且模糊的概念。1865年，德国物理学家克劳修斯首次提出“熵”的概念。他给熵的定义是：一个封闭系统处于均衡状态时，
第二章 热力学第二定律 复习题及答案
第二章 热力学第二定律 复习题及答案 1． 试从热功交换的不可逆性，说明当浓度不同的溶液共处时，自动扩散过程是不可逆过程。 答：功可以完全变成热，且是自发变化，而其逆过程。即热变为功，在不引起其它变化的条件下，热不能完全转化为功。热功交换是不可逆的。不同浓度的溶液共处时，自动扩散最后浓度均匀，该过程是自发进行的。一切自发变化的逆过程都是不会自动逆向进行的。所以已经达到浓度均匀的溶液。不会自动变为浓度不均匀的溶液，两相等体积、浓度不同的溶液混合而达浓度相等。要想使浓度已均匀的溶液复原，设想把它分成体积相等的两部分。并设想有一种吸热作功的机器先把一部分浓度均匀的溶液变为较稀浓度的原溶液，稀释时所放出的热量被机器吸收，对另一部分作功，使另一部分浓度均匀的溶液浓缩至原来的浓度（较浓）。由于热量完全转化为功而不留下影响是不可能的。所以这个设想过程是不可能完全实现，所以自动扩散是一个不可逆过程。 2． 证明若第二定律的克劳修斯说法不能成立，则开尔文的说法也不能成立。 答：证：第二定律的克劳修斯说法是“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。”若此说法不能成立， 则如下过程是不可能的。把热从低温物体取出使其完全变成功。这功在完全变成热（如电热），使得高温物体升温。而不引起其它变化。即热全部变为功是可能的，如果这样，那么开尔文说法“不可能从单一热源取出热，使之全部变成功，而不产生其它变化”也就不能成立。 3． 证明：（1）在pV 图上，理想气体的两条可逆绝热线不会相交。 （2）在pV 图上，一条等温线与一条绝热线只能有一个相交点而不能有两个相交点。 解：证明。 (1).设a 、b 为两条决热可逆线。在a 线上应满足111K V P =γ ①， 在第 二条绝热线b 上应满足222K V P =γ ②且21K K ≠或V P V P γ-=??)( ， vm pm C C = γ不同种理想气体γ不同，所以斜率不同，不会相交。若它们相 交于C 点，则21K K =。这与先前的假设矛盾。所以a 、b 两线不会相交。 (2).设A 、B 为理想气体可逆等温线。(V P V P T - =??)(
热力学第二定律思考题
1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗 答： 前半句是对的，但后半句是错的。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。 2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与热力学第二定律矛盾呢 答： 不矛盾。Claususe 说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。 4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5．对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗 答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。 6．相变过程的熵变，可以用公式H S T ??=来计算，这说法对吗 答：不对，至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，H ?是可逆相变时焓的变化值（,R p H Q ?=），T 是可逆相变的温度。 7．是否,m p C 恒大于,m V C 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。
热力学第二定律习题详解
习题十一 一、选择题 1．你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ] （A ）由绝热线、等温线、等压线组成的循环； （B ）由绝热线、等温线、等容线组成的循环； （C ）由等容线、等压线、绝热线组成的循环； （D ）由两条绝热线和一条等温线组成的循环。 答案：D 解：由热力学第二定律可知，单一热源的热机是不可能实现的，故本题答案为D 。 2．甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于2 1 1T T -。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率等于2 1 1T T - 。对于以上叙述，有以下几种评述，那种评述是对的 [ ] （A ）甲、乙、丙、丁全对； （B ）甲、乙、丙、丁全错； （C ）甲、乙、丁对，丙错； （D ）乙、丁对，甲、丙错。 答案：D 解：效率等于100%的热机并不违反热力学第一定律，由此可以判断A 、C 选择错误。乙的说法是对的，这样就否定了B 。丁的说法也是对的，由效率定义式2 1 1Q Q η=-，由于在可逆卡诺循环中有2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于21 1T T -。故本题答案为D 。 3．一定量理想气体向真空做绝热自由膨胀，体积由1V 增至2V ，此过程中气体的 [ ] （A ）内能不变，熵增加； （B ）内能不变，熵减少； （C ）内能不变，熵不变； （D ）内能增加，熵增加。 答案：A 解：绝热自由膨胀过程，做功为零，根据热力学第一定律2 1V V Q U pdV =?+?，系统 内能不变；但这是不可逆过程，所以熵增加，答案A 正确。 4．在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确的[ ]
热力学第二定律习题
第二章热力学第二定律 一、思考题 1. 任意体系经一循环过程△U，△H，△S，△G，△F 均为零，此结论对吗？ 2. 判断下列说法是否正确并说明原因 (1) 夏天将室内电冰箱门打开，接通电源，紧闭门窗(设墙壁、门窗均不传热), 可降低室温。 (2) 可逆机的效率最高，用可逆机去拖动火车，可加快速度。 (3) 在绝热封闭体系中发生一个不可逆过程从状态I→II，不论用什么方法体 系再也回不到原来状态I。 (4) 封闭绝热循环过程一定是个可逆循环过程。 3. 将气体绝热可逆膨胀到体积为原来的两倍。此时体系的熵增加吗？将液体绝热可逆地蒸发为气体时，熵将如何变化？ 4. 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。此结论对吗？ 5. 体系由平衡态A 变到平衡态B，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变，对吗？ 6. 凡是△S > 0 的过程都是不可逆过程，对吗？ 7. 任何气体不可逆绝热膨胀时其内能和温度都要降低，但熵值增加。对吗？任何气体如进行绝热节流膨胀，气体的温度一定降低，但焓值不变。对吗？ 8. 一定量的气体在气缸内 (1) 经绝热不可逆压缩，温度升高，△S > 0 (2) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，△S < 0 两结论对吗？ 9. 请判断实际气体节流膨胀过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G中哪些一定为零？ 10. 一个理想热机，在始态温度为T2的物体A 和温度为T1的低温热源R 之间可逆地工作，当 A 的温度逐步降到T1时，A 总共输给热机的热量为Q2，A 的熵变为△S A，试导出低温热源R 吸收热量Q1的表达式。 11. 在下列结论中正确的划√，错误的划× 下列的过程可应用公式△S = nR ln(V2/ V1) 进行计算： (1) 理想气体恒温可逆膨胀(2) 理想气体绝热可逆膨胀 (3) 373.15K 和101325 Pa 下水的汽化(4) 理想气体向真空膨胀 12. 请判断在下列过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G 中有哪些一定为零？ (A) 苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物；
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第二章热力学第二定律（09级习题） 一、单选题 1、下列关于卡诺循环的描述中，正确的是（） A．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是不可逆循环 B．卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是可逆循环 C．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是不可逆循环 D．卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是可逆循环 2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机，其效率约为（） A．83％ B.25％ C.100％ D.20％ 3、对于理想气体的等温压缩过程，(1)Q＝W、(2)ΔU＝ΔH、(3)ΔS＝0、(4)ΔS<0、(5)ΔS>0上述五个关系式 中，不正确的是（） A．(1) (2) B.(2) (4) C.(1) (4) D.(3) (5) 4、设ΔS1与ΔS2分别表示为n molO2(视为理气)，经等压与等容过程，温度从T升至2T时的熵变，则ΔS1/ΔS2 等于（） A．5/3 B.5/7 C.7/5 D.3/5 5、不可逆循环过程中，体系的熵变值（） A．大于零 B.小于零 C.等于零 D.不能确定 6、对理想气体的自由膨胀过程，(1)Q＝ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS＝0、(4)ΔS>0。上述四个关系中，正确的是 （） A.(2) (3) B.(1) (3) C.(1) (4) D.(2) (4) 7、1mol理想气体从300K，1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa，则该过程（） A.ΔS>0、ΔG>ΔA B.ΔS<0、ΔG<ΔA C.ΔS＝0、ΔG＝ΔA D.ΔA<0、ΔG＝ΔA 8、孤立体系发生一自发过程，则（） A.ΔA>0 B.ΔA＝0 C.ΔA<0 D.ΔA的符号不能确定 9、下列过程中ΔG＝0的过程是( ) A.绝热可逆且W＇＝0的过程 B.等温等容且W＇＝0的可逆过程 C.等温等压且W＇＝0的可逆过程 D.等温且W＇＝0的可逆过程 10、－ΔG (T，p) > -W＇的过程是( )
第03章 热力学第二定律.(试题及答案)
思考题 1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？ 2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出，放给高温热源吗？这是否与第二定律矛盾呢？ 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？ 4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？ *5．C p,m 是否恒大于C V ,m ？ 6．将压力为101.3kPa ，温度为268.2K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点T f 为278.7K ，如何设计可逆过程？ 7．下列过程中，Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△G 和△A 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？ （1）理想气体真空膨胀；（2）*实际气体绝热可逆膨胀；（3）水在冰点结成冰；（4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中生成水。 *8．箱子一边是1molN 2(100kPa)，另一边是2molN 2(200kPa)，298K 时抽去隔板后的熵变值如何计算？ 9．指出下列理想气体等温混合的熵变值。 （1）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,1V) （2）1molN 2(g,1V) + 1molAr(g,1V) = (1molN 2 + 1molAr)(g,1V) （3）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,2V) 10．四个热力学基本公式适用的条件是什么？是否一定要可逆过程？ 概念题 1 理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变△S sys 及环境的熵变△S sur 因为： （A ）△S sys >0，△S sur ＝0 （B ）△S sys <0，△S sur ＝0 （C ）△S sys >0，△S sur <0 （D ）△S sys <0，△S sur >0 2 在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程度熵变： （A ）大于零 （B ）小于零 （C ）等于零 （D ）不能确定 3 H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中化合，生成水的过程： （A ）△H ＝0 （B ）△U ＝0 （C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0 4 在大气压力和273.15K 下水凝结为冰，判断下列热力学量中哪一个一定为零： （A ）△U （B ）△H （C ）△S （D ）△G 5 在N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是： （A ）△U ＝0 （B ）△A ＝0 （C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0 6 单原子分子理想气体的 ，温度由T 1变到T 2 时，等压过程系统的熵变△S p 和等容过程系统的熵变△S V 之比是： （A ）1：1 （B ）2：1 （C ）3：5 （D ）5：3 7 水在373K ，101325 Pa 的条件下气化为同温同压的水蒸气，热力学函数变量为△U 1，△H 1，△G 1；现把 的水（温度、压力同上）放在恒温373K 的真空箱中，控制体积，使系统终态蒸气压也为101325 Pa ，这时热力学函数变量为△U 2，△H 2，△G 2。这两组热力学函数的关系为： （A ） （B ） （C ） （D ） R C m V 23,=kg 3101-?kg 310 1-?212121,,G G H H U U ?>??>??>?212121,,G G H H U U ???=?
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题 一、热力学第二定律1．热传导的方向性①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体．②热量从低温物体传递给高温物体，必须借助外界的帮助．2．机械能内能转化方向性①热机定义：把内能转化为机械能的机器．能量：Q1＝W+Q2 效率：η100% ②机械能可以自发地全部转化为内能，而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化．3．第二类永动机不可制成①定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器．即：效率η＝100%的机器．②原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律4．热力学第二定律①两种表述：Ⅰ．不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．Ⅱ．不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化．②实质：自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性．③热力学第二定律是独立于第一定律的．5．能量耗散①定义：无法重新收集和利用的能量，这种现象为能量耗散．②反映了热现象宏观过程的方向性．二、有序、无序和熵1．能量的耗散与退化（1）能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．2﹑绝对零度不可能达到宇宙中存在着温度的下限—273.15℃，以这个下限为起点的温度叫做绝对温度，用T 表示，单位是开尔文，符号是K．绝对温度T和摄氏温度t之间的换
算关系是T＝t+273.15K，热力学零度不可达到．这个结论称为热力学第三定律．3．熵增加原理（1）原理：热力学第二定律有许多表述形式，因此可以将它表述为任何孤立的系统，它的总熵永远不会减少．即自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的，这个就是熵增加原理．（2）孤立系统：与外界没有物质交换．热交换，与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统．即强调了自发性．熵：表示孤立系统内能量的耗散和退化程度．一个系统的熵越大，就越接近平衡状态，就越不易转化．4．有序向无序的转化系统自发的过程总是从有序到无序的．熵是表征系统的无序程度的物理量，熵越大，系统的无序程度越高．第二步：【例题考点】【例题1】（2019房山区）下列热现象说法正确的是（）A．物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈C．水凝结成冰，说明水分子的热运动已停止D．空调制冷时，将热量从低温室内传到高温室外，说明热传递是随意的，不具有方向性【解析】A、温度是物体平均动能的标志，物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大，故A 正确。B、波涛汹涌的海水上下翻腾是宏观物体的运动，水分子热运动是微观粒子的运动，两者并不相同，故B错误。C、分子做永不停息的热运动，即使水凝结成冰，水分子的热运动也不会停止，故C错误。D、空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作，而不是热量自发地从低温物体传到高温物体，不能说明不存在方向性，故D 错误。【答案】A 【例题2】（2019唐山）下列说法正确的是（）
热力学第二定律习题
甲苯的密度第二章热力学第二定律习题 1. 1L理想气体在3000 K时压力为1519.9 kPa，经等温膨胀最后体积变到10 dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。 解： 2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10 dm3其熵变又是多少？由此得到怎样的结论？ 解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程， ΔS = nRln(V2/V1)＝1×8.314×ln10 = 19.14J/K 对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于19.14J/K。 结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。 3. 0.5 dm3 343K水与0.1 dm3 303K水混合，求熵变。 解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = nCp,mln(T2/T1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS等于高温水的熵变ΔSh加上低温水的熵变ΔSc。 先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。 Q = nCp,m (T2 - T1) = (0.1ρ/M) Cp,m (T终-303) = (0.5ρ/M) Cp,m (343-T终) T终 = 336.3K ΔS = ΔSh +ΔSc = (0.5ρ/M) Cp,mln(336.3/343) + (0.1ρ/M) Cp,m ln(336.3/303) = (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303) = 2.35J/K 4. 有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的Cp,m＝24.14J/K?mol, 原子量为118.71，水的Cp,m=7 5.31J/K?mol。 解：先求锡和水的终态温度T终 Q ＝ n锡Cp,m，锡 (473-T终) ＝ n水Cp,m，水（T终－283）
热力学第二定律习题课
热力学第二定律习题课 一．判断题（正确者在括号内打“√”，错误者打“×”） 1) 任意体系经一循环过程则其ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG ，ΔF 均为零，此结论对吗？ 2) 可逆机的效率最高，用可逆机去牵引火车，可加快速度。 3) 凡是ΔS > 0的过程都是不可逆过程，对吗？ 4) 体系由平衡态A 变到平衡态B ，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变，对吗？ 5) 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加，对吗？ 二．选择题（将最正确的答案填在括号内） 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 =0 2) 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是（ ） A. W = 0 B. Q = 0 C. ΔS > 0 D. ΔH = 0 3) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则 （ ） A. 可以从同一始态出发达到同一终态。 B. 不可以达到同一终态。 C. 不能确定以上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) 求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS ，可以通过以下哪个途径求得？ （ ） A. 始终态相同的可逆绝热过程。 B. 始终态相同的可逆恒温过程。 C. 始终态相同的可逆非绝热过程。 D. B 和C 均可。 5) 在绝热恒容的系统中，H 2和Cl 2反应化合成HCl 。在此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？( ) A. ΔH B. ΔU C. ΔS D. ΔG 6) 在101.3kPa 下，110℃的水变为110℃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. ΔS 体 > 0 B. ΔS 环 > 0 C. ΔS 体+ΔS 环 > 0 D. ΔG 体 < 0 7) 一个由气相变为凝聚相的过程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 = 0 8) 理想气体的物质的量为n ，从始态A(p 1,V 1,T 1)变到状态B(p 2,V 2,T 2),其熵变的计算公式可用：( ) A. ΔS =nR ln(p 2/p 1)+∫21d T T p T T C B. ΔS =nR ln(p 1/p 2)－∫21d T T p T T C C. ΔS =nR ln(V 2/V 1)+ ∫21d T T V T T C D. ΔS =nR ln(V 2/V 1)－∫21d T T V T T C 9) 在标准压力下，90℃的液态水气化为90℃的水蒸汽，体系的熵变为：( ) A.ΔS 体 >0 B. ΔS 体 <0 C. ΔS 体 =0 D. 难以确定 10) 下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？( ) A. (?T /?V )S = (?V /?S )p B. (?T /?p )S = (?V /?S )p C. (?S /?V )T = (?p /?T )V D. (?S /?p )T = ?(?V /?T )p 三．填空题。在以下备小题中画有“——，’处或表格中填上答案 1) 在绝热封闭条件不，可逆过程的ΔS ___ 0，自发过程的ΔS ___ 0，非自发过程的ΔS ___ 0。 2) 100°C 、1.5p \的水蒸汽变为100°C ，p \的液体水，则此过程的ΔS ___ 0, ΔG ___ 0。 3) 实际气体绝热自由膨胀，则该过程的ΔU ___ 0，ΔS ___ 0。 4) H 2O 在373.15K 和101325Pa 下通过强烈搅拌而蒸发，则 A. ΔS ___ Q /T B. ΔA ___ W C. ΔA ___ W’ D. ΔG ___ W ’ 5) 理想气体向真空膨胀，体积由V 1变到V 2，其ΔU ___ 0，ΔS ___ 0。