热力学第二定律练习题及答案教学内容.docx

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热力学第二定律练习题及答案教学内容

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dG=－SdT＋Vdp＋dnB，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0K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∆rH不随温度变化，则其∆rS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℃，101.325kPa下过冷的H2O（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=（）

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？

（）

（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<∆A；（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101.325kPa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）

12、非理想气体绝热可逆压缩过程的∆S（）

（1）=0；

（2）>0；（3）<0；

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=－47.318kJ。

则其终态系统的压力为（）。

（1）125kPa；

（2）75.0kPa；（3）7.500kPa；（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<0

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∆UⅠ∆UⅡ，∆SⅠ∆SⅡ。

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=－20.8kJ·mol-1，∆rH=154kJ·mol-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∑νBCp,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+∑μBdnB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0.611kPa,其升华焓为2820J·g-1，水汽的Cp,m=30.12J·K-1·mol-1。

若将0℃时的1g冰转变为150℃，10.13kPa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=18.02g·mol-1。

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CV,m=2.5R，由始态531.43K，600kPa，先等容加热到708.57K，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Cp,m=2.5R。

由298.15K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·mol-1,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0.460MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434MPa，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81.613kPa，80℃时为112.43kPa。

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0.01964⨯10-3m3·mol-1和0.01800⨯10-3m3·mol-1，冰的摩尔熔化焓为∆fusHm=6.029kJ·mol-1，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