热力学第二定律练习题与答案Word文件下载.docx
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（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？
（1）S1=S2=S3=S4
（2）S1=S2，S3=S4=0
（3）S1=S4，S2=S3（4）S1=S2=S3，S4=0
4、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则：
（）。
（1）G>
A；
（2）G<
（3）G=A；
（4）G与A无法比较。
5、理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。
（）
（1）G
（2）U（3）S（4）H
6、物质的量为n的理想气体等温压缩，当压力由p1变到p2时，其G是：
（1）；
（2）；
（3）；
（4）
7、1mol理想气体从相同的始态（p1，V1，T1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p2，V2，T2），经绝热不可逆膨胀到达，则TT2，VV2，SS2。
（选填 >
，=，<
）
8、若系统经历一个循环过程，则下列各组哪一组所包含的量其改变量均为零：
（1）U、Q、W、H；
（2）Q、H、C、CV；
（3）U、H、S、G；
（4）△U、△H、Qp、QV。
9、在100℃,101.325kPa下有1mol的H2O（l），使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发，变为100℃，101.325kPa的H2O（g），对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向？
（1）S（系统）
（2）S（系统）+S（环境）（3）G（4）S（环境））
10、液态水在100℃及101325kPa下汽化成水蒸气，则该过程的（）。
（1）H=0；
（2）S=0；
（3）A=0；
（4）G=0
11、一定条件下，一定量的纯铁与碳钢相比，其熵值是（）
（1）S（纯铁）>
S（碳钢）；
（2）S（纯铁）<
S（碳钢）；
（3）S（纯铁）=S（碳钢）；
12、非理想气体绝热可逆压缩过程的S（）
（1）=0；
（2）>
0；
（3）<
13、对封闭的单组分均相系统，且W’=0时，
的值应是（）
（1）<
0
（2）>
0（3）=0（4）无法判断
14、10mol某理想气体，由始态300K，500kPa进行恒温过程的吉布斯函数变G=－47318kJ。
则其终态系统的压力为（）。
（1）125kPa；
（2）750kPa；
（3）7500kPa；
（4）25kPa）
15、理想气体定温自由膨胀过程为（）
（1）△S>
0
（2）U<
0（3）Q>
0（4）W<
三、填空题
1、等式
适用于。
2、热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式为。
3、1mol理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀（Ⅰ）与不可逆绝热膨胀（Ⅱ）至相同终态温度，（选择填>
<
=）则UⅠUⅡ，SⅠSⅡ。
4、1mol理想气体从p1=0.5MPa节流膨胀到p2=0.1MPa时的熵变为S=。
5、使一过程的S=0，应满足的条件是。
6、有个学生对理想气体的某个公式记得不太清楚了，他只模糊记得的是
。
你认为，这个公式的正确表达式中，x应为。
7、热力学基本方程之一为dH=。
8、在732K时，反应NH4Cl（s）==NH3（g）+HCl（g）的rG
=－20.8kJmol-1，rH
=154kJmol-1，则该反应的rS
=。
9、绝热不可逆膨胀过程系统的S0，绝热不可逆压缩过程系统的S0。
（选填>
，<
或=）
10、熵增原理表述为。
11、在热源温度为534K及305K间工作的可逆热机，每一循环能作功135J，求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为。
12、在封闭系统中，无论发生何种不可逆绝热过程：
（1）决不会出现系统的熵变S（系统）
的现象；
（2）环境的熵变S（环）必然是。
选填>
0，≥0，<
0，≤0或=0）
13、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是
（1）；
（2）；
（3）。
14、已知某化学反应在25℃的标准摩尔熵变为rS
（298K），又知该反应的BCp,m,B，则温度T时该反应的标准摩尔熵变rS
（T）=。
15、热力学基本方程dH=TdS+Vdp+∑BdnB的适用条件为组成变的系统和。
四、计算题
1、已知0℃冰的饱和蒸气压为0611kPa,其升华焓为2820J·
g-1，水汽的Cpm=3012J·
K-1·
mol-1。
若将0℃时的1g冰转变为150℃，1013kPa的水汽，系统的熵变为多少？
设水汽为理想气体。
已知H2O的摩尔质量M=1802g·
2、固态氨的饱和蒸气压为，液态氨的饱和蒸气压为。
试求
（1）三相点的温度、压力；
（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。
3、4mol某理想气体，其CVm=25R，由始态53143K，600kPa，先等容加热到70857K，在绝热可逆膨胀至500kPa的终态。
求终态的温度。
整个过程的U及S各为若干？
4、设有2mol单原子理想气体，其Cpm=25R。
由29815K及3MPa的始态压力突然降到100kPa绝热膨胀，作膨胀功2095J，试计算系统的熵变S。
5、已知H2O（l）在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01kJ·
mol1,现有2molH2O（l）在298K、0.1MPa下变为同温同压的水蒸气。
计算此过程的U，H，S，G。
设蒸气可视为理想气体。
6、在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0460MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0434MPa，问在上述温度时，将1mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，G为多少？
设气体服从理想气体行为。
7、在70℃时CCl4的蒸气压为81613kPa，80℃时为11243kPa。
计算：
（1）CCl4的摩尔汽化焓；
（2）正常沸点。
8、1mol理想气体在300K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，U，H，G，A及S。
9、1mol水在100℃、101.325kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气，然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，U，H，ΔS，ΔA和ΔG。
已知水在100℃、101325Pa下的vapHm为40.67kJ.mol-1
10、在0℃附近，纯水和纯冰成平衡，已知0℃时，冰与水的摩尔体积分别为001964103m3·
mol1和001800103m3·
mol1，冰的摩尔熔化焓为fusHm=6029kJ·
mol1，试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率dT/dp=？
11、在25℃时1molO2从1000kPa自由膨胀到100kPa，求此过程的U，H，S，A，G（设O2为理想气体）。
12、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时，此过程的△H和△S，△G。
设水蒸气可视为理想气体，液体水的体积可忽略不计。
已知水的摩尔气化热为40670Jmol-1
13、已知各物质在298.15K时的热力学函数数据如下：
物质
C2H5OH（g）
C2H4（g）
H2O（g）
235.30
52.283
241.80
282.0
219.45
188.74
65.44
43.56
33.577
对下列反应：
C2H5OH（g）=C2H4（g）+H2O（g）
求此反应在398K时，标准压力下ξ=1mol时的
14、苯在正常沸点353K下的
苯（l）和苯（g）的
分别为135.1和81.76
现将2mol的苯（g）在300K,101.325KPa下全部等温等压冷凝为苯（l）,求此过程的
15、在恒熵条件下,将3.45mol的某双原子理想气体从15℃,100kpa压缩到700kpa,然后保持容积不变降温至15℃,求此过程的
五、证明题
1、
2、试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p，V，T变化过程的
3、试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T变化过程的
理想气体的
4、若一液体的摩尔蒸发焓与温度的关系式为vapHm=H0+aT从克拉贝龙-克劳修斯方程微分式推导出该方程的定积分式。
5、在等压条件下，将物质的量为n的理想气体加热，使其温度升高1K，试证明其所作的功为－nRK。
热力学第二定律习题答案
一、是非题答案
1、×
2、√3、√4、×
5、×
6、×
7、√8、√9、×
10、×
11、√12、√13、×
14、×
15、√
二、选择题答案
1
（2）2
（2）3（4）4、（3）5、（3）6、（4）7、解：
>
>
8、（3）9、
（2）10、（4）11、
（2）12、
（1）13
（2）14、
（2）15、
（1）
三、填空题答案
1、解：
理想气体
2、解：
S*（0K,完美晶体）=0
3、解：
=<
4、解：
13.38J.K-1
5、解：
绝热可逆过程循环过程
6、解：
p
7、解：
dH=TdS+Vdp
8、解：
239JK-1mol-1
9、解：
10、解：
当系统经绝热过程由某一状态达到另一状态时，它的熵不减少；
熵在绝热可逆过程中不变，在绝热不可逆过程后增加。
11、解：
315J
12、解：
（1）≤0
13、解：
（1）因为Vm（g）>
>
Vm（l或s）
所以p[Vm（g）－Vm（l）]或p[Vm（g）－Vm（s）]=pVg（2分）
（2）将蒸气视为理想气体，即Vm（g）=（4分）
（3）积分时，视vapHm或subHm为与温度T无关的常数（6分）
14、解：
rS
（T）=rS
（298K）+
15、解：
可均相可逆过程W＇=0
H2O（g），1g
150℃，10130Pa
H2O（g），1g
0℃，611Pa
H2O（s），1g
四、1、解：
设计过程
S1S2（3分）
（2分）
=－0471J·
K-1（4分）
S=S1+S2=985J·
K-1（1分）
（1）三相点的T，p：
，T=1952K
，p=592kPa（4分）
（2）把与蒸气压式比较得
，（5分）
subHm=37548314J·
mol-1=31.21kJ·
mol-1（6分）
vapHm=30638314J·
mol-1=25.47kJ·
mol-1（7分）
fusHm=subHm－vapHm=5.74kJ·
mol-1（8分）
3、n=4mol
p2=p1T2/T1=600kPa70857/53143=8000kPa（1分）
（4分）
U=nCVm（T3－T1）
=4258314（61953－53143）J=7325J（6分）
S2=0（7分）
S=S1=nCVmln（T2/T1）
=[4258314ln（70857/53143）]J·
K-1
=2392J·
K-1（10分）
此过程为不可逆过程，要求先求出不可逆绝热膨胀过程终态的温度，W=U，终态温度T2，则：
（3分）
故T2=21560K
=81.4J·
K-1（6分）
5、
（3分）
（4分）
（2分）
此过程为不可逆相变，故设计过程：
（3分）
－59℃CO2（s）
0.434MPa
－59℃CO2（l）
0.460MPa
－59℃CO2（g）
不可逆相变
13
2
G=G1+G2+G3
过程1，3为可逆相变，即G1=G3=0（3分）
过程2为等温可逆膨胀
=104J（3分）
G=G2=－104J（2分）
（6分）
=349.83K（t2=76.68℃）（8分）
8、解：
U=0（1分）
W=RTln（V2/V1）=（8314300ln2）=1729kJ（2分）
Q=W=1729kJ（1分）
H=0（1分）
G=A=W=1729kJ（2分）
S=Q/T=17288J/300K=576J
H=H1+H2=40.67kJ（2分）
U=U1+U2=H－（pV）=H-nRT
=40.67－8.314×
373.15×
10-3=40.67－3.102=37.57kJ（2分）
W=W1+W2=－nRT+nRTln=－3.102+8.314×
10-3ln
=－3.102－2.191=－5.29kJ（2分）
Q=U－W=37.57+5.29=42.9kJ（2分）
S=H/T+nRln（p1/p2）=40.67×
103/373.15+8.314ln
=108.99+5.87=114.9J.K-1（2分）
A=U-TS=37.57-373.15×
114.9×
10-3=－5.29kJ（1分）
G=H-TS=40.67-373.15×
10-3=－2.20kJ（1分）
此为固
液两相平衡。
（3分）
=－74310-8K·
Pa-1
U=0，H=0，（2分）
（5分）
（8分）
S（3分）
S1S2
H=H1+H2=0+2×
40670=81.34kJ
S=S1+S2=0+
=
=217.98J·
G=H－TS=81.34-373.15×
217.98×
10-3=0J
解：
⑴
W=
恒温恒压下的不可逆相变
S
等压
等压S1S3等压
S2
等压
双原子理气
因为整个过程是理想气体的恒温，U=0，H=0
W=W1+W2=nCVm（T2－T1）+0=3.45×
1.5×
8.314（627-288）
=14.6KJ
Q=-W=-14.6KJ
1、∵
∴
椐麦克斯韦关系式
将及代入上式，即可证明
（4分）
由dU=TdS－pdV可得（1分）
（U/V）T=T（S/V）T－p（1分）
将麦克斯韦关系式（S/V）T=（p/T）V代入上式,即可证明：
（1分）
（U/V）T=T（p/T）V－p（1分）
对理想气体:
pV=nRT
（U/V）T=T（p/T）V－p
=TnR/V－p（1分）
=p－p=0（1分）
（2分）
气体在恒外压时作的功是：
W=－p（外）V=－pV
因为：
V1=nRT1/p，V2=nRT2/p=nR（T1＋1K）/p（1分）
所以，W=－p[nR（T1＋1K）/p－nRT1/p]
=－nRK
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