热力学第二定律练习题及答案

1、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=SdTVdpdnB ，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

2、到状态2，非体积功W<0，且有W>DG和DG <0，则此状态变化一定能发生。（ ） 9、绝热不可逆膨胀过程中DS >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中DS <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DrH不随温度变化，则其DrS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-10，101.325 kPa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。 （ ）

3、15、系统经绝热不可逆循环过程中DS= 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）DS1= DS2= DS3= DS4 （2）DS1= DS2， DS3= DS4=0（3）DS1= DS4， DS2= DS3 （4）DS1= DS2= DS3，

4、DS4=04、1 mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则：（ ）。 (1) DG > DA； (2) DG < DA； (3) DG = DA； (4) DG与DA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）DG （2）DU （3）DS （4）DH6、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DG是：（ ）。(1) ； (2) ； (3) ； (4) 7、1 mol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T T2，V V2，S S

5、2。（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, 101.325 kPa下有1 mol的H2O( l )，使其与100的大热源接触并使其向真空中蒸发，变为100，101.325 kPa的H2O( g )，对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向？（ ）（1）DS (系统) （2）DS (系统)+D S (环境) （3）DG （4）DS (环境) ) 10、液态水在100及101.325 kPa下汽化成水蒸气

6、，则该过程的（ ）。（1）DH = 0； （2）DS = 0； （3）DA = 0； （4）DG = 011、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DS （ ）（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、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DG =47.

7、318 kJ。则其终态系统的压力为（ ）。（1） 125 kPa； （2） 75.0 kPa； （3） 7.500 kPa； （4） 25 kPa ）15、 理想气体定温自由膨胀过程为（ ） (1) S>0 (2) DU<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（）与不可逆绝热膨胀（）至相同终态温度，（选择填>, <, =）则DU DU ，DS DS 。4、 1 mol理想气体从 p1=0.5 MPa 节流膨胀到 p2=0.1 M

8、Pa时的熵变为 D S= 。5、使一过程的D 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732 K时，反应 NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) 的 DrG=20.8 kJ·mol-1，DrH=154 kJ·mol-1，则该反应的DrS = 。9、绝热不可逆膨胀过程系统的DS 0，绝热不可逆压缩过程系统的DS 0。（选填 >，< 或 = ）10、 熵增原理表述为 。11、在热源温度为534 K及305 K间工作的可

9、逆热机，每一循环能作功135 J，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DS(系统) 的现象；（2）环境的熵变DS(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DrS(298 K)，又知该反应的ånB Cp,m,B，则温度T时该反应的标准摩尔熵变DrS(T) =_。15、热力学基本方程dH=TdS+V

10、dp+mBdnB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0.611 kPa,其升华焓为2820 J·g-1，水汽的Cp,m=30.12 J·K-1·mol-1。若将0 时的1 g冰转变为150，10.13 kPa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=18.02 g·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、 4 mol某理想气体，其CV,m = 2.5 R，由始态531.43 K，600 kPa，先等容加热

11、到708.57 K，在绝热可逆膨胀至500 kPa的终态。求终态的温度。整个过程的DU及DS各为若干？4、设有2 mol单原子理想气体，其Cp,m = 2.5 R。由298.15 K及3 MPa的始态压力突然降到100 kPa绝热膨胀，作膨胀功2095 J，试计算系统的熵变DS。5、已知H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01 kJ·mol-1,现有2 mol H2O(l)在298K、0.1 MPa下变为同温同压的水蒸气。计算此过程的DU， DH，DS， DG。 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0.460 MPa，同温度

12、时固态CO2的饱和蒸气压为0.434 MPa，问在上述温度时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，DG为多少？设气体服从理想气体行为。7、 在70时CCl4的蒸气压为81.613 kPa，80时为112.43 kPa。计算：（1）CCl4的摩尔汽化焓；（2）正常沸点。8、1 mol理想气体在300 K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，DU，DH，DG，DA及DS。 9、1 mol水在100、101.325 kPa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、50 kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，DU，DH，S，A和G 。已知水在100、10

13、1325 Pa下的DvapHm为40.67 kJ. mol-110、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 ´ 10-3 m3·mol-1和0.01800 ´ 10-3 m3·mol-1，冰的摩尔熔化焓为 DfusHm = 6.029 kJ·mol-1，试确定0时冰的熔点随压力的变化率dT / dp = ？11、在25时1 mol O2从1000 kPa自由膨胀到100 kPa，求此过程的DU，DH，DS，DA，DG（设O2为理想气体）。12、试求2mol,100,40KPa水蒸气变成100及100KPa

14、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40670J mol-113、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) -235.3052.283-241.80 282.0 219.45188.74 65.4443.5633.577对下列反应： C2H5OH(g) = C2H4(g) + H2O(g) 求此反应在398K时，标准压力下=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.

15、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 DvapHm = DH0 + 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1 K，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

16、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*(0 K, 完美晶体)=0 3、解：= <4、解：-1 5、解：绝热可逆过程 循环过程 6、解：p7、解：dH=

17、TdS+Vdp 8、解： 239 J·K-1·mol-19、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） 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 DvapHm或 DsubHm为与温度T无关的常数 （6分）14、解：DrS(T) =

18、DrS(298 K) + 15、解：可 均相 可逆过程 W=0 四、1、解：设计过程H2O( g )，1 g 150，10 130 PaH2O( g )，1 g0，611 PaH2O( s )，1 g 0，611 Pa DS1 DS2 （3分） (2分) =0.471 J·K-1 （4分） DS = DS1 + DS2 = 9.85 J·K-1 （1分） 2、解：（1）三相点的T，p： ， T = 195.2 K ， p = 5.92 kPa （4分）（2） 把 与蒸气压式比较得 ， （5分） DsubHm = 3754 ´ 8.314 J·mol-1

19、= 31.21 kJ·mol-1 （6分） DvapHm = 3063 ´ 8.314 J·mol-1 = 25.47 kJ·mol-1 （7分） DfusHm = DsubHmDvapHm = 5.74 kJ·mol-1 （8分） 3、n = 4 mol p2 = p1 T2 / T1 = 600 kPa ´ 708.57 / 531.43 = 800.0 kPa （1分） （4分） DU = nCV,m ( T3T1 ) = 4 ´ 2.5 ´ 8.314´ ( 619.53531.43 ) J =

20、7325 J （6分） DS2 = 0 （7分） DS = DS1 = n CV,m ln ( T2 / T1 ) = 4 ´ 2.5 ´ 8.314 ln(708.57 / 531.43） J·K-1 = 23.92 J·K-1 （10分）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，W = DU，终态温度T2，则： （3分）故 T2 = 215.60 K =81.4 J·K-1 （6分）5、(3分) (4分) (2分) (2分) (2分)6、解：此过程为不可逆相变，故设计过程： （3分）59 CO2( s )0.434

21、 MPa59 CO2( l )0.460 MPa 不可逆相变1 359 CO2( g )0.434 MPa59 CO2( g )0.460 MPa 2 DG = DG1 + DG2 + DG3过程1，3为可逆相变，即 DG1 = DG3 = 0 （3分）过程2为等温可逆膨胀 = -104 J （3分） DG = DG2 =104 J （2分） （2分）7、解： （3分） （6分） =349.83 K (t2 = 76.68 ) （8分）8、 解：DU = 0 （1分） W = -RTln（V2/V1）=（-8.314 ´ 300 ´ ln2）= -1.729 kJ （2分）

22、 Q = -W = 1.729 kJ （1分） DH = 0 （1分）DG = DA = W = -1.729 kJ （2分）DS = Q / T = 1728.8 J / 300 K = 5.76 J9、解：DH =DH1 + DH2 =40.67 kJ （2分） DU =DU1 +DU2 =DHD( pV ) = DH - nRT =40.67 8.314×373.15×10-3=40.67 3.102=37.57 kJ （2分）W = W1 + W2 =nRT+nRTln=3.102+8.314×373.15×10-3 ln=3.1022.191=

23、5.29 kJ （2分） Q = DUW = 37.57+5.29=42.9 kJ （2分）DS=DH/T+nRln(p1/p2)= 40.67×103/373.15+8.314 ln= 108.99+5.87=114.9 J.K-1 （2分） DA=DU-TDS=37.57-373.15×114.9×10-3 =5.29 kJ （1分）DG=DH-TDS=40.67-373.15×114.9×10-3 =2.20 kJ （1分）10、解：此为 固 液 两相平衡。 （3分） =7.43 ´ 10-8 K·Pa-1 11、解：DU = 0，DH = 0， （2分） （5分） （8分）12、解：设计过程2 mol H2O( g )，100，100 kPa2 mol H2O( l )，100，40 kPa DS （3分） DS1 DS2 2 mol H2O(l )， 100，100 kPaDH= DH1 + DH2 =0+2×40670=81.34 kJDS = DS1 + DS2 =0+= =217.98 J·K-1DG =DHTDS = 81.34-373.15×217.98&