热力学第二定律补充练习题教学提纲.docx

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热力学第二定律补充练习题教学提纲

热力学第二定律补充练习题

第二章热力学第二定律补充练习题

（一）、填空题

1、1mol理想气体在温度T下从10dm-3做恒温可逆膨胀，若其熵变为5.76J⋅K-1，则其终态的体积为。

2、1mol理想气体在298K和101.325kPa下做恒温可逆压缩，若过程的∆G为5966J，则其末态压力为。

3、对于无相变、无化变、只做体积功的封闭系统，的值（填：

大于零、小于零或等于零）。

4、1mol范德华气体在等温下从体积V1膨胀到体积V2的∆S=。

5、298K下，将两种理想气体分别取1mol进行恒温恒压的混合，则混合前后热力学性质的变化情况为：

∆U=0，∆S>0，∆G<0。

（填：

>、=或<）。

6、298K下，将两种理想气体分别取1dm3恒温混合成1dm3的混合气体，则混合前后热力学性质的变化情况为：

∆U=0，∆S=0，∆G=0。

（填：

>、=或<）。

7、268K及101.325kPa下，1mol过冷液态苯凝固为固态苯，放热9874J⋅mol-1，此时的熵变化为-35.65J⋅mol-1⋅K-1。

若有2mol的苯发生这样的不可逆相变化，则系统的∆G=。

8、理想气体卡诺循环：

在T-S图上可表示为：

在T-H图上可表示为：

9、1mol理想气体从同一始态Ⅰ（p1,V1,T1）分别经绝热可逆和绝热向真空自由膨胀至相同的V2，其相应的终态为Ⅱ（p2,V2,T2）及Ⅲ（p3,V2,T3），则在两个终态间的关系是：

T2T3，p2p3，S2S3。

（填>、=或<）

10、323.15K时水的饱和蒸气压为13.33kPa，若1mol水在323.15K，13.33kPa的条件下向真空蒸发为323.15K，13.33kPa的水蒸气，则此过程的∆U0、∆H0、∆S0、∆A0、∆G0。

（填>、=或<）

11、有1mol理想气体，始态温度为T1，体积为V1，经下述不同过程达到终态，终态体积均为2V1，则系统的熵变分别为：

（1）等温不可逆膨胀，∆S0；

（2）绝热等外压膨胀，∆S0；

（3）绝热可逆膨胀，∆S0。

（填空：

>、=或<）

12、水的饱和蒸气压与温度的关系为：

。

则A=，水的摩尔蒸发焓ΔvapH=，250K时水的饱和蒸气压为：

。

填空题答案：

1.20dm-32.1.126⨯103kPa3.大于零

4.5.=><6.===7.–639.6J

8.

恒V

9.<<<10.>>><=

11.>>=12．17.7140.60kJ⋅mol-1

（二）、选择题：

1.隔离系统内发生的可逆变化过程：

（）

A．∆S=0，∆S（环）=0B．∆S>0，∆S（环）=0

C．∆S=0，∆S（环）>0D．∆S>0，∆S（环）>0

2.实际气体经一不可逆循环：

（）

A．∆S=0，∆U>0B．∆S>0，∆U>0

C．∆S=0，∆U=0D．∆S>0，∆U=0

3.理想气体绝热向真空膨胀时：

（）

A．∆U=0，∆S=0，∆G=0B．∆U>0，∆S>0，∆G>0

C．∆U<0，∆S<0，∆G<0D．∆U=0，∆S>0，∆G<0

4.对于单组分系统，温度一定时，下列图形正确的是：

（）

A．B．C．D．

5.1mol理想气体经过一个恒温可逆压缩过程，则该过程：

（）

A．∆G>∆AB．∆G=∆AC．∆G<∆AD．无法比较

6.某系统经任一循环过程，系统与环境所交换的热与温度的关系可表示为：

（）

A．B．C．D．

7．在298K时已知气相反应的为-514.2kJ·mol-1，则发生1mol反应的∆A0：

（）

A．∆A0=-514.2kJ⋅mol-1B．∆A0=0

C．∆A0>-514.2kJ⋅mol-1D．∆A0<-514.2kJ⋅mol-1

8．欲使一过程的∆G=0，应满足的条件是：

（）

A．可逆绝热过程

B．恒容绝热且只作膨胀功的过程

C．恒温恒压且只作膨胀功的可逆过程

D．恒温恒容且只作膨胀功的可逆过程

9．在恒温恒压不作非体积功的情况下，下列哪个过程肯定可以自发进行？

（）

A．∆H>0，且∆S>0B．∆H>0，且∆S<0

C．∆H<0，且∆S>0D．∆H<0，且∆S<0

10．下列说法中，哪一种是不正确的？

（）

A．隔离物系中的熵永不减少

B．在绝热过程中物系的熵决不会减少

C．物系处于平衡态时熵值最大

D．任何热力学过程不可能出现∆S总<0

11．在实际气体绝热可逆膨胀过程中：

（）

A．∆S>0B．∆S<0C．∆U>0D．∆U<0

12．理想气体经一个不可逆循环过程，则：

（）

A．∆S（系）>0B．∆S（环）>0C．∆S（系）<0D．∆S（环）<0

13．气体CO与O2在一坚固的绝热箱内发生化学反应，系统的温度升高，该过程：

（）

A．∆U=0，B．∆H=0C．∆S=0D．∆G=0

14．对于封闭系统纯PVT变化过程，的值：

（）

A．大于零，B．小于零C．等于零D．正负不定

15．在101.325kP下，-10℃时过冷水结成冰是一个自发过程，该过程中：

（）

A．∆S=0，∆G=0B．∆S>0，∆G<0

C．∆S<0，∆G<0D．∆S>0，∆G>0

选择题答案：

1.A2.C3.D4.A5.B6.C7.C8.C

9.C10.C11.D12.B13.A14．B15.C

（三）讨论习题

1．1mol理想气体连续经历下列过程：

（1）由100kPa、25℃等容加热到100℃；

（2）绝热向真空膨胀至体到增大一倍；

（3）恒压冷却到温度为25℃。

求总过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。

解：

三个过程用框图表示如下：

（1）是恒容过程，所以

（2）理想气体向真空膨胀温度不变，所以

（3）恒压过程：

2．在90℃、101.325kPa下，1mol过饱和水蒸汽凝结为同温同压下的水，求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA及ΔG。

已知水的，，水在正常沸点的摩尔蒸发热为40.60kJ·mol-1。

解：

设计过程如下：

∆H∆S

∆1H∆1S∆3H∆3S

∆2H∆2S

3．25℃、p0时，金刚石与石墨的标准熵分别为2.38J·mol-1·K-1和5.74J·mol-1·K-1；标准摩尔燃烧焓分别为-395.41J·mol-1和-393.51J·mol-1；密度分别为3.513g·cm-3和2.260g·cm-3。

（1）求25℃、p0下石墨转变为金刚石的ΔG；

（2）在这种情况下，哪一种晶型比较稳定？

（3）增加压力能否使原来不稳定的晶型成为稳定的晶型？

如果可能，所需的压力是多少？

假设密度不随压力而变。

解：

（1）25℃、p0下1mol石墨转变为金刚石时：

=1⨯（-393.51+395.41）kJ=1.90kJ

=1⨯（2.38-5.74）J·K-1=-3.36J·K-1

ΔG=ΔH-TΔS=[1.90⨯103-298⨯（-3.36）]J=2901J

（2）25℃、p0下0，表示石墨不可能转变成金刚石，即石墨是稳定的。

（3）由于金刚石的密度大于石墨的密度，增加压力可能会使石墨转变成金刚石

设25℃，压力为p'时能使石墨转变成金刚石，则

ΔG'

Δ1GΔ2G

ΔG

即