热力学第二定律练习题与答案.docx

1、热力学第二定律练习题与答案热力学第二定律练习题、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画 A错的画X1、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 （ ）dnB，既适用于封闭系统也适用于敞2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 dG= SdT + Vdp +0 K时的熵值为零。（）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

2、状态1经定温、定压过程变化到状态 2，非体积功 W G和G 0 ,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中 S A;(2) G ,=， S （碳钢）; （2） S （纯铁）0; （3） 0;(1) 0 (3) =0 ( 4)无法判断14、10 mol某理想气体，由始态 300 K , 500 kPa进行恒温过程的吉布斯函数变 G = 47 318 kJ。则其终态系统的压力为（ ）。15、理想气体定温自由膨胀过程为（ ）、填空题1、等式0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（H）至相同终态温度,5、使一过

3、程的 S=0,应满足的条件是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=该反应的rS =9、 绝热不可逆膨胀过程系统的 S 0,绝热不可逆压缩过程系统的 S 0。（选填 , 0 ,0 0 , & (3) 9、(2) 10、 11、 (2)12、 (1)13(2) 14、15、(1)三、填空题答案1、 解：理想气体2、 解：S*(0 K,完美晶体)=03、 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： 315 J 12、 解：(1) Vm( l 或 s )所以 p Vm( g )-

4、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 (298 K) +15、解：可 均相四、1、解：设计过程H2O(s )，1 g0C, 611 Pa可逆过程 W =0S1 H2O( g )，1 g 0C, 611 PaH2O(g )，1 g150C，10 130 Pa(3 分)（ 1 分）4 分）（ 6 分）（ 7 分）（10 分）W = U ，终态（2分）=-0471 J - K-1 （4分）S =

5、 Si + S2 = 9 85 J - K-1 （1 分）2、解：（1）三相点的 T，p：， T = 1952 K， p = 592 kPa （4分）（ 2 ） 把 与蒸气压式比较得， （ 5 分）subHm = 3754 8314 J - mol-1 = 31.21 kJ mol-1 （6分）vapHm = 3063 8314 J- mol-1 = 25.47 kJ mol-1 （ 7 分）AfusHm = subHm vapHm = 5.74 kJ mo （8 分）3、n = 4 molp2 = p1 T2 / T1 = 600 kPa 70857 / 53143 = 8000 kPaU

6、= nCVm （ T3T1 ）= 4 25 8314 （ 61953 53143 ） J = 7325 JS2 = 0S = S1 = n CV m ln （ T2 / T1 ）=4 25 8314 ln（708 57 / 531 43） J K-1=23 92 J K-14、解：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，温度T2,则:（3 分）故 T2 = 21560 K=81.4 J -K-1（6 分）5、2 molH 2。（1）298K 0.1 MPa2 mol H 2O（g） 298K 0.1 MPa2 molH 2。（1）298K 3168Pa（3分）2 mol H

7、 2O（g） 298K 3168PaH=Qp= H1 H2 H30+2 44.01+0 kJ mol88.02kJ mol（4分）W P V二-PVg二-nRT二-28.314298 J4.96kJ（2分）U=Q+W= 88.02 4.96 kJ 83.06kJ（2分）H 2 p1S= S1 S2 S3 0+ 2+n Rln 1T P22 44.01 103 31680+ +2 8.314ln 丁105298295.4-57.4 J K238.0J K 1G= H-T S= 88.02 298 0.238 kJ17.10kJ（2分）6、解：此过程为不可逆相变，故设计过程:（3 分）59 C C

8、O2（ l ）0 460 MPa1159 C CO2（ g ）0 460 MPa不可逆相变 11,3590C CO2（ g ）434 MPa2.59 C CO2（ s ）0 434 MPaG = G1 + G2 + G3过程1, 3为可逆相变，即 G1 = G3 = 0过程2为等温可逆膨胀（3 分）7、解:104 JG = G2 = 104 J（2 分）（3 分）（2 分）（3分）（6分）=349.83 K （t2 = 76.68 C ）& 解：U = 0W = RTIn （V2/V1） = （ 8314 300 In2）=1 729 kJQ = W = 1 729 kJG = A = W =

9、 1 729 kJS = Q / T = 1728 8 J / 300 K = 5 76 J9、解： H = H1 + H2 =40.67 kJU = U1 + U2 = H （ pV ） = H - nRT3=40.67 8.314 X 373.15 X 10- =40.67 3.102 =37.57 kJ（8分）（1分）（2 分）（1 分）（1 分）（2 分）（2分）（2分）ln50W = W + W2 = n RT+nRTIn3=3.102+8.314 X 373.15 X 10-101.325=3.102 2.191= 5.29 kJ（2 分）Q = U W = 37.57+5.29=

10、42.9 kJ （2 分）101 325S= H/T+nRI n（p1/p2）= 40.67X 103/373.15+8.314 ln50=108.99+5.87 = 114.9 J.K1 （2 分）A= U-T S=37.57-373.15 X 114.9X 10- = 5.29 kJ （1 分）3G= H-T S=40.67-373.15 X 114.9X 10- = 2.20 kJ10、解：此为 固 液 两相平衡T Vm273.15(0.01800 0.01964)103 K 7 43fus H m11、解：U = 0，H = 0，6029Pa =1 mol（1分）（3分）10-8 K

11、Pa-1（2 分）（5分）（8分）（3分） H81.34 1000 -1S =S1+ S2 =0+ =217.98 J - K 1T373.15G =H -3-T S = 81.34-373.15 X217.98 X 10- = 0 J13、解:H= Hi + H2 =0+2X 40670=81.34 kJ解：H H Hrm rmrCp,m= 43.56 33.577 65.44 11.70J mol 1 k 1rHm 298 52.283 241.8 235.3KJ 45.78KJQp 398rH m 398Hr m298398298Cp,mdT45.783 11.70(398298)10

12、346.953 KJrS 298219.45188.74 2821126.19 molk1126.19 11.70 ln 398298129.58 Jmol1 k 1rU眾398 r H m398VBb gRT=46.953 18.314398103 43.64 KJW= rUm 398 Q 39843.6446.95KJ3.31KJrGm 398 rHm 398 T rSm 39846.95 398 129.58 103 KJ 4.62KJ14、解：恒温恒压下的不可逆相变2 mol C6H6(g) 300 KS2 mol C6H6(l ) 300 K等压J等压1S1rS3 等压2 mol C

13、6H 6(g) 353KS22 mol C6H6(l ) 353 K等压353 n 相变 H m 300H=Qp=出 H2 H3 300 nCp,m gdT 遞 nCp,m l dT3 3=2 81.76 353 300 10 -30.77+135.1 300 353 10 67.19kJ molW P V=PVg=nRT二 2 8.314 300 J 4.99kJS1 S2 S3nC p,m (g)lnT2T1n vap H mT2n Cp,m (l)lnT1T22 81.76ln空 3.77 10 3 135.1m191.7J K3001353300J35367.19 300 191.7

14、103 KJ9.68KJ15、解:双原子理气3.45molT1=288KD1=100kpa3.45molT2=P2=700kpa3.45molT3=288K_P3=_T2=Ticp2 Cp,m288 SR 627K100PlP3=P2700 28s627321kpa3.45 8.314 In100 33.5J KP3321W= W1+W2 =nCvm ( T2- Ti )+0=3.45X 1.5 X 8.314(627-288)=14.6KJQ=-W=- 14.6KJ五、证明题1、t dH TdS Vdp椐麦克斯韦关系式S Vp T T P（4分）（1 分）（1分）（1分）（1分）3、解：由

15、dU = T dS-pdV 可得(U / V)T = T( S / V)T- p将麦克斯韦关系式(S / V)t = ( p / T)v代入上式，即可证明:(U / V)T = T( p / T)V p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）4、解：2 分）5、解：气体在恒外压时作的功是：W = p(外)V = - p V1 分）因为：Vi = nRTi / p, V2 = nRT2 / p = nR( Ti+ 1 K) / p 所以， W = p nR( T11 K) / pnRT1 / p = nRK