热力学第二定律练习题及答案

1、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/错的画X 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 0 K时的嫡值为零。（） 4、隔离系统的燔是守恒的。（） 5、一定量理想气体的燔只是温度的函数。（） 6、 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有嫡变。（） 7、 定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且爛减少的反应，均不能自发发生。（） 8、系统由状态1经定温、定压过程变化

2、到状态2，非体积功VT v，0且有VTG和G 0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S v0。（） 10、 克克方程适用于纯物质的任何两相平衡。（） 1 1 、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10C，kPa下过冷的H2O （ I ）凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的嫡变大于零。（） 14、理想气体的燔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

3、零（2）小于零（3）等于零（4）不确定 U 2、 从热力学四个基本过程可导出=（ Sv （1）Vat HSp （3）uvs （4） G 3、1 mol理想气体（1 ）经定温自由膨胀使体积增加 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)S广 Sq= Sg= S42= S2 S3=S4=0 (3 S广 S4 S2=S3(4)S1=S2=S3 S4=0 4 1 mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则：()。 (1) GA； (2) GS(碳钢)；(2)S(纯铁)vS (碳钢)；3) S (纯铁)=S

4、(碳钢)； 12、非理想气体绝热可逆压缩过程的S () (1 ) =0 ；(2) 0；(3) 0 ； G 13、 对封闭的单组分均相系统，且W冬时0，的值应是( Pt (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 =- 47318 kJ。则其终态系 统的压力为()。 (1 ) 125 kPa ；(2) 750 kPa ；(3) 7500 kPa :(4) 25 kPa ) 15、理想气体定温自由膨胀过程为() (1) AS0(2) U0 (4) W 嫡在绝热可逆过程 &分) (4分) (6分) 14、(2

5、)15、( 1) 8、(3)9 ( 2)10、(4)11、(2)12、 13 三、填空题答案 1、解：理想气体 2、解:S*(0 K,完美晶体)=0 3、解：=v 4、解： 5、解：绝热可逆过程 循环过程 6、解：p 7、解：dH=TdS+Vdp 8、解：239 JK.-1. mol1 9、解： 10、解：当系统经绝热过程由某一状态达到另一状态时，它的爛不减少 中不变，在绝热不可逆过程后增加。 11、解：315 J 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)=p Vg (2)将蒸气视为理想气体，即Vm

6、( g )= (3)积分时，视vapHm或subHm为与温度T无矢的常数 14、解：rS (T) = rS (298 K) + 15、解：可 均相 四* 1、解：设计过程 H2O( s) 1 g Oc，611 Pa 可逆过程 W =0 Si H2O( g )，1 g 0C，611 Pa S2 H2O( g )，1 g 150C，10 130 Pa 3分) (2分) 5分） （1分） = -0471 J K1 S = Si + S2 = 985 J K1 2、解：(1 )三相点的T，p ： ，T= 1952 K （4分） 、p = 592 kPa 2)把 与蒸气压式比较得 （5分） （6分） （

7、7分） （8分） （1分） 4分） 6分） （7分） subHm = 3754 8314 J rnol-1 = kJ mo vapHm = 3063 8314 J mol = kJ mol-1 fusHm = subHm 一 vapHm = kJ ITOl1 3、n = 4 mol P2 = P1T2 / Ti = 600 kPa 70857 / 53143 = 8000 kPa U = nCvm ( T3一T1 ) = 4 25 8314 ( 61953 - 53143 ) J = 7325 J S2=0 S = Si = n Cvm In ( T2 / Ti ) = 4 25 8314 I

8、n (70857/53143) J. K1 =2392 J K1 （10 分） W = U，终态温 4、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， 度T2，则： 3分） 5分） 故 T2= 21560 K 7分） 2 mol H 2O(I) 298K0.1 MPa (3分) 2 mol H 2O(g) 298K0.1 MPa 88.02kJ mol (4分) 2 mol H 2O(I) 298K3168Pa H=Qp= Hi =0+2 44.01+0 kJ mol 2 mol H 2O(g) 298K3168Pa WP V =-PVg=-nRT=- 8.314 298 J

9、 4.96kJ (2分) U=Q+W= 88.02 4.96 kJ 83.06kJ S= Si S2 S3 0+H 2+nRln TP2 0+ 2 44.01 298 3 103 3168 +2 8.314ln5 JK1 G= H-T S= 88.02 298 0.238 kJ 17.10kJ 6、解：此过程为不可逆相变，故设计过程: (2分) 295.4-57.4 J K1 238.0J 0 (2分) 3分) -59C CO2( I ) 0460 MPa 不可逆相变 1 59 C CO2( g ) 0460 MPa 3 59 0 C CO2( g ) 434 MPa -59C CO2( s

10、) 0434 MPa G = G1 4- G2 + G3 过程1，3为可逆相变，即Gi = G3=0 过程2为等温可逆膨胀 3分） =104 J 3分） G = G2 = 一 104 （3分） 2分） 7、解： 3分） 6分） (t2=C) 8分） 8、解 U = 0 W = RTIn(V2/Vi)=(8314 300 In2)= 1729 kJ Q = W= 1729 kJ H = 0 G = A = W = 1729 kJ S = Q/T= 17288 J / 300 K = 576 J 9、解：H=Hi + H2=kJ 1分） 2分） （1 分） （1分） 2分） =XX 10_3= =

11、 kJ （2分） W = Wi + W2 =nRT+nRTIn =- -+xx 105 Q=U-W= =一 kJ += kJ 101.325 S=H/T+nRln(pi/p2)= x 103/+ In 50 =+= A=U-TS=- kJ （1分） G=H-TS=- kJ （1分） -3 50 101.325 （2 分） 液两相平衡 （2分） 10、解：此为固 3分） U=Ui+U2=H-(pV) = H nRT 5分） T Vm 273.15 (0.01800 0.01964) 10 3 K fusH743 6029 Pa IO* KPa1 11 解：U = 0，H = 0， 2分） 他、解

12、：设计过 H= Hi + H2 =0+2x40670= kJ s = Si + S2 =0+ H = 81.34 1000T 373 15 G=H-TS = = 0 J （8 分） 3分） 13、解： 解：1m0lHrHmrm 11 rCp,m = 43.56 33.577 65.44 11,70J mol 1 k 1 rHm 298 52.283 241.8 235.3KJ 45.78K3J 398 Qp 398 r H m 398 r Hm 298 298 Cp,mdT 3 45.783 11.70 (398 298) 10 3 46.953 KJ rSm 298 219.45188.74

13、 282 126.1J9 mol1 k1 398 298 r Sm 398 r Sm 298 398 126.19 298 11.70 In Cp.m /TdT 129.58 J mol 1 k1 rUm398rHm398v Bg RT =46.953 1 8.314 B 398 10 3 43.64 KJ 1 W= rU m 398 Q 398 43.64 46.95 KJ 3.31 KJ rGm 398 rHm 398 T rSm398 46.95 398 129.58 10 MJ 4.62KJ 14、解： 恒温恒压下的不可逆相变 353 n 11IM 补 H m Ann H=Qp= :H

14、1H2 h3nCp,m g dT- 300 P，mt m nCp.m I dT 353 pm 3 -31 =2 81.76 353 300 103-30.77+135.1 300 353 IO367.19kJ mol 1 WP V=PVg=nRT= 2 8.314 300 J 4.99kJ 2 mol C6H6（g） 300 K s 2 mol CeH6（l） 300 K 等压 Si 等压 S3等压 2 mol C6H6（g） 353K S2 2 mol CeH6（l） 353 K 等压 S1 s2 s3 t2 nC p.m （g）ln 2 81.761n U=Q+WJ软椰 T1 Ti T2

15、353 30.77 10 3 i35.iin300 300353353 4.99 kJ 62.2kJ HT1S 67.19 300 191.7 10 3 KJ 9.68KJ RR 15、角军：双原子理气 因为整个过程是理想气体的恒U = 0， Ti=288K pi=100kpa Ta=288K P3= T2= P2=700kpa c P P，m 700 2.5R T2=Tl 288 627K p1 100 288 t3 700 P3=P2 t2 R27 321kpa SnRin a3.45 8.314 In100 pa321 33.5J K W= W1+W2 =nCvm ( T2一Ti )+O=xx (627-288) Q=-W= 五、证明题 HpiT sPtV HPt VTv Tp 1、 dH TdS Vdp /. 据麦克斯韦矢系式 SPT V TP 2、解： （4分） 将及 代入上式，即可证 HH （4分）3、解：由 dU = TdS-pdV 可得 (U/V) t=T (S/V) t- -p （1分） 1分) 将麦克斯