南京大学 物理化学B热力学第二定律.docx

1、南京大学 物理化学B热力学第二定律热力学第二定律0601 任意体系经一循环过程, U，H，S，G，F均为零，此结论对吗？ 0622 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，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。 已知各热源T1，T2，T3的温度分别为 400 K，300 K，200 K。 0623 理想热机效率 = (T2-T1)/T2，当T10， 1时，从热源中获得的热都转化为功，这违反了热力学第二定律，因此T1不能为零，即绝对零度不能达到。由此看来，似乎第三定律能够从第二定律引出来，

2、你能发现推论中的问题吗？ 0624 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 0625 试证明，将一个恒温可逆过程和两个绝热可逆过程组合起来，不能成为循环。 0628 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。 0629 一个自发变化发生后,不可能使_都恢复到原来的状态而不留下任何影响,也就是说自发变化是_ 。 0630 夏季在四周均绝热的室内将电冰箱门打开,接通电源,则室内的温度将：( )(A) 降低 (B) 升高 (C) 不变 (D)

3、不能确定是升高还是降低0651 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 III，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。 0652 根据卡诺定律，可得到如下推论“ 。”0653 卡诺热机的效率只与 有关，而与 无关。9101 用熵判据来判别变化的方向和平衡条件时,体系必须是_,除了考虑_ 的熵变外,还要考虑_的熵变。 0655 在隔离体系中，由比较 的

4、状态向比较 的状态变化，是自发变化的方向，这就是 的本质。0656 卡诺认为：“ 。”这就是卡诺定理。0657 从热力学第 定律证明的 定理是为了解决热机的最高效率可达多少这一问题的。0671 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 0672 当封闭体系发生变化时,应该用_过程中的热温商来衡量它的变化值。 0673 从始态A经可逆过程到达终态B,则 S=Q/T)R,如果A和B两个平衡状态十分接近,dS=_ 。 0674 (1

5、) 试由热力学第一定律和熵的定义推导: dS=(1/T)( U/ T)VdT+(1/T)( U/ V)T+pdV (2) 利用上式计算1 mol范德华气体在恒温下体积由V1可逆地变到V2时的 U和 G。 0675 理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中体系的熵变及环境的熵变应为： （ ） (A) 0， =0 （B） 0， 0 （D） 00691 在绝热封闭条件下，体系的 S的数值可以直接用作过程方向性的判据, S = 0 表示可逆过程； S 0 表示 _ ； 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 两者都不正确者为： ( ) (

6、A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3) (D) (1)，(4) 0694 有三个大热源,其温度T3T2T1，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 0； (3) 将过程 (2) 的终态作为体系的始态，在外压 5101.325 kPa下，经恒外压、绝热压缩至气体压力为 5p

7、 ，此过程的S3 0。 试问： (A) 过程 (1) 和过程(2)的始态相同，终态压力也相同，为什么熵的变化不同，即S1= 0，S2 0，这样的结论是否有问题？请论证之。 (B) 过程 (3) 的始态就是过程 (2) 的终态, 过程 (3) 的终态压力就是过程 (2)的始态压力，为什么两者的S都大于零，即S2 0，S3 0，这样的结论是否有问题？ 0699 对于孤立体系中发生的实际过程，下列各式中不正确的是： ( ) (A) W = 0 (B) Q = 0 (C) S 0 (D) H = 0 0700 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

8、膨胀，温度降低，S 0 的过程都是不可逆过程，对吗？ 0704 任何气体经不可逆绝热膨胀时, 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？ 0705 理想气体从状态 I 经自由膨胀到状态 II，可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性？ ( ) (A) H (B) G (C) S (D) U 0706 由于热功交换的 ，而在公式中引入的 ，这对于其它过程（包括化学过程）同样适用。因而对所有的不可逆过程就找到了一个共同的判别准则。0707 当一个不可逆过程发生之后， 增加了，而 的可用性减少了。0708 牙齿的珐琅质可近似看作是由羟基磷

9、灰石化合物3Ca3(PO4) Ca(OH)2构成的。 已知羟基离子可被氟离子取代，生成3Ca3(PO4) CaF2，可存在于牙齿构造中使对龋齿有更大的抵抗力。如果用氟化亚锡溶液加入牙膏中，使之发生上述变化是否可能。 已知：fG 298 K,CaF2(s)=-1167 kJmol-1 fG 298 K,Sn(OH)2(s)=-492 kJmol-1 fG 298 K,Ca(OH)2(s)=-899 kJmol-1 E= -0.14 V E=2.87 V0709H2O2燃料电池是用的气体进行补充的。在298 K时，该电池释放的功率为1 kW。已知燃料消耗的速度相同，估算363 K时电池输出的功率。

10、（忽略体积功，在温度变化不大时，fH H2O(l)和fG H2O(l)可视作常数） fH 298 K,H2O(l)=-285 kJmol-1 fG 298 K,H2O(l)=-237 kJmol-10731 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，U，H，S，G，F。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，37

11、3 K 时的汽化热为 40 668.5 Jmol-1。 0733 p ，100下，1mol H2O(l)与 100大热源接触，使水在真空容器中汽化为 101.325 kPa 的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示U，H，S，G，F，下列答案哪个是正确的？ ( ) 0734 请判断理想气体节流膨胀过程中，体系的U，H，S，F，G中哪些一定为零？ 0735 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？ 0736 请判断实际气体绝热自由膨胀过程中，体系的U，H，S，F，G中哪些一定为零？ 0737 选择“”、“”、“”中的一个填入

12、下列空格： 实际气体绝热自由膨胀，U 0，S _ 0。 0738 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格： 理想气体经节流膨胀，S _ 0，G _ 0。 0739 对实际气体的节流膨胀过程，有 ( ) (A) H = 0 (B) S = 0 (C) G = 0 (D) U = 0 0740 理想气体向真空膨胀，体积由V1变到V2，其U _ ，S _ 。 0742 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 0743 (1) 请写出 Gibbs 对热力学及化学热力学的八个贡献； （只写出二个或二个以下者都不得分

13、） (2) 将某纯物质的液体用活塞封闭在一个绝热的筒内，其温度为T0，活塞对液体的压力正好是该液体在T0时的蒸气压p0，假设该液体的物态方程为 Vm=V 1+ (T-T0)-K(p-p0) 式中，V是液体在T0，p0的摩尔体积， 和K分别是膨胀系数和等温压缩系数，设它们都为常数。将该液体经绝热可逆过程部分汽化，使液体的温度降到T，此时液体的蒸气压为p 。试证明液体所汽化的摩尔分数为： x=(m/n)=(T/vapHm)Cp, m (l)ln(T0/T)-V (p0-p) 式中，n为汽化前液体的物质的量，m是变成蒸气的物质的量，Cp, m(l) 为液体物质的摩尔定压热容，vapHm是该物质在T时

14、的摩尔汽化焓。 0744 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 0745 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格。 理想气体恒温可逆压缩， S _ 0， G _ 0。 0746 恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？ ( ) (A) U (B) H (C) S (D) G 0747 在p ，273.15 K下水凝结为冰，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 0748 两种不同

15、物质均为理想气体，它们的热容、物质的量及压力均相同，但温度分别为T1和T2，如果在总体积保持不变的条件下把它们绝热混合，试求熵变S。 0749 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SA，试导出低温热源 R 吸收热量Q1的表达式。 0752 373K，2p 的水蒸气可以维持一段时间，但这是一种亚稳平衡态，称作过饱和态，它可自发地凝聚，过程是： H2O (g,100,202 650 kPa) H2O (l,100,202 650 kPa) 求水的Hm, Sm, Gm。已知水的摩尔

16、汽化焓 Hm为 40.60 kJmol-1，假设水蒸气为理想气体，液态水是不可压缩的。 0754 下列表达式中不正确的是： (A) ( U/ V)S = -p （适用于任何物质） (B) dS = Cpdln(T/K)- nRdln(p/p ) （适用于任何物质） (C) ( S/ V)T = ( p/ T)V （适用于任何物质） (D) ( U/ p)T = 0 （适用于理想气体） 0755 试求以下几种情况下体系的熵变，假设 A，B 均为理想气体，摩尔定压热容分别为Cp, m (A)，Cp, m (B)，且气体的混合是与外界绝热的。 (A) 纯 A (n,T,p,V) + 纯 B (n,T

17、,p,V) A,B 混合气 (T,p,2V) (B) 纯 A (n,T,p,V) + 纯 B (n,T,p,V) A,B 混合气 (T,2p,V) (C) 纯 A (n,T,p,V) + 纯 A (n,T,p,V)纯 A (T,p,2V) (D) 纯 A (n,T1,p,V) + 纯 A (n,T2,p,V)纯 A (T ,p,2V) 0756 一绝热容器正中有一无摩擦、无质量的绝热活塞，两边各装有 25,101 325 kPa的 1mol 理想气体，Cp, m =(7/2)R，左边有一电阻丝缓慢加热（如图）,活塞慢慢向右移动, 当右边压力为202 650 kPa 时停止加热，求此时两边的温度

18、T左，T右和过程中的总内能改变 U及熵的变化 S（电阻丝本身的变化可以忽略）。 0757 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TS图为： ( ) 0758 已知某可逆反应的 ( rHm/ T)p= 0，则当反应温度降低时其熵变rSm： ( ) (A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断 0759 理想气体等温 (T = 300 K) 膨胀过程中从热源吸热 600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的 1/10，则体系的熵变S = _ J

19、K-1。 0760 已知某气体的定容热容为CV = g + hT, 其中 g 和 h 皆不是体积的函数，如果该气体服从范德华方程式，试求 1 mol 气体从状态 p1，V1，T1变化到状态 p2，V2，T2时熵变 S的表达式。 0761 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rSm ； (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 (3) 计算体系可能做的最大电功为若干？ 0762 若有两块同样的金属，温度不同，绝热下使两者接触最后达到温度均匀。试用

20、熵函数证明该过程为不可逆过程。 0763 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 O2 ,压力为 0.2 p 。另一瓶放 0.8 mol N2，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，mixU，mixS，mixG ； (3) 如果等温下可逆地使气体恢复原状，计算过程的Q和W 。 0764 1mol 单原子分子理想气体始态为 273 K，p ,分别经下列可逆变化,其吉布斯自由能的变化值各为多少？ (A) 恒温下压力加倍 (B) 恒压下体积加倍 (C) 恒容下压力加倍 假定在 2

21、73 K，p 下,该气体的摩尔熵为 100 JK-1mol-1。 0765将 298.15 K的1 mol O2从 p 绝热可逆压缩到 6p ，试求Q，W，U，H，F，G，S和S隔离。已知 Sm(O2, 298 15 K) = 205.03 JK-1mol-1。 0766 某气体状态的方程为 (p+a/V2)V=RT, 其中 a 是常数，在压力不很大的情况下, 试求出 1mol 该气体从p1，V1经恒温可逆过程至 p2，V2 时的 Q，W，U，H，S和G。 0767 请计算 1 mol 苯的过冷液体在 -5, p 下凝固的S 和G。已知 -5 时,固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为 0.0225

22、 p 和 0.0264 p ；-5，p 时,苯的摩尔熔化热为 9 860 kJmol-1。 0768 水在 100，p 下沸腾时，下列各量何者增加？ ( ) (A) 熵 (B) 汽化热 (C) 吉布斯自由能 (D) 蒸气压 0770 有一绝热、具有固定体积的容器，中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分,分别充以 N2 (g) 和 O2 (g)，如下图。 (1) 求体系达到热平衡时的S ； (2) 达热平衡后将隔板抽去，求体系的mixS ； N2，O2皆可视为理想气体，热容相同，CV, m = (5/2)R。 0772 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： (

23、 ) (A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定 0774一体系经过 A,B,C 三条不同的途径由同一始态出发至同一终态。其中 A,B 为可逆途径，C 为不可逆途径，则下列有关体系的熵变S的七个等式为：（QA，QB，QC分别为三过程中体系吸的热 ） 其中错误的是： ( ) (A) (5)，(6) (B) (1)，(4) (C) (2)，(3) (D) (5)，(7) 0775 在横线上填上 、 或 ？（？代表不能确定）。 水在 373.15 K 和 101 325 kPa 下通过强烈搅拌而蒸发，则 (A) S _ Q/T Q为该过程体系吸收的热量 (B) F _ -W (

24、C) F _ -Wf (忽略体积变化) (D) G _ -Wf 0776在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正确的是: ( ) (A) U = 0 (B) F = 0 (C) S = 0 (D) G = 0 0777 若摩尔定容热容CV, m 与温度无关，试证： (1) 物质的量为n的范德华气体从T1, V1T2, V2时熵变 S =nCV, m ln(T2/T1)+nRln(V2- nb)/(V1-nb) (2) 范德华气体绝热可逆过程方程式为 T(V - nb)R/CV, m = 常数 0778 已知 25时，水的标准摩尔生成吉布斯自由能为 -2

25、37.19 kJmol-1。在 25，101 325 kPa 下，用 2.200 V 的直流电使 1 mol 水电解变成 101 325 kPa 的氢和 101 325 kPa的氧，放热 139 kJ。求该反应的摩尔熵变。 0779人体活动和生理过程是在恒压下做广义电功的过程。问 1mol 葡萄糖最多能供应多少能量来供给人体动作和维持生命之用。已知：葡萄糖的cH (298K) = -2808 kJmol-1, S (298K)=288.9 JK-1mol-1， CO2的S (298K) = 213.639 JK-1mol-1；H2O (l) 的S (298K) = 69.94 JK-1mol-

26、1， O2的S (298K) = 205.029 JK-1mol-1。 0781 2 mol 苯和 3 mol 甲苯在 25 和 101 325 kPa 下混合，设体系为理想液体混合物，求该过程的Q，W及mixU，mixH，mixH，mixF，mixG。 0782 在下列结论中正确的划“”，错误的划“”。 当液态水和水蒸气达平衡时, (1) 在 373.15 K 和 101 325 kPa下, G(g) = G(l) (2) 由 (1) 可知，对于恒压而温度发生变化的过程，有 dG(g) = dG(l) (3) 对于某一相（气相或液相），固定压力，则 dG = -SdT (4) 由 (3) 可知，S(l) = S(g) 0783 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) 373.15 K