热力学第二定律练习题00733学习教案

1、会计学1热力学第二热力学第二(d r)定律练习题定律练习题00733第一页，共26页。10. 某体系从始态经一个绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些(mu xi)热力学函数的变量，可以设计一个绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态 。11. 不可逆过程一定(ydng)是自发的，自发过程一定(ydng)是不可逆的。 12. 功可以(ky)全部变成热，但热一定不能全部转化为功。 13. 自然界中存在温度降低 ,但熵值增加的过程。 14. 熵值不可能为负值。 15. 系统达平衡的熵值最大 ,吉布斯函数最小 16. 不可逆过程的熵不会减少。 17. 在绝热系统中，发生一个从状态AB的不可逆过程，不论

2、用什么方法,系统再也回不到原来状态了。 18. 可逆热机的效率最高，在其他条件相同的情况下，假设由可逆热机牵引火车，其速度将最快。 第1页/共26页第二页，共26页。19经过可逆循环后，系统(xtng)和环境均恢复原态。20自然界发生(fshng)的过程一定是不可逆过程。21为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末(shm)态之间设计一条绝热可逆途径来计算。22n、P、T完全相同的二箱N2气，抽掉中间隔板, S = 0。2322题中若一边是O2气，S 0。24相变过程G = 0。25热力学第三定律是说固体在绝对零度时其熵为零。26理想气体等温自由膨胀时，G = F = 0。 27在100、p时

3、，1 mol水与100的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100、p的水蒸气，此过程的S = S(环)。 第2页/共26页第三页，共26页。28系统(xtng)经过不可逆循环后的熵变大于可逆循环的熵变。29系统(xtng)从始态到达终态经过不可逆过程后的熵变大于经过可逆过程的熵变。30系统经吸热过程后的熵必然(brn)增加。31系统经放热过程后的熵必然减少。33理想气体绝热自由膨胀，由于系统与外界没有热量和功的交换，所以其熵变为0。34熵变小于的过程不可能自发进行。32系统经可逆放热过程后的熵必然减少。35可逆绝热过程的熵变必然为。36.满足 的气体一定是理想气体。0TVU第3页/共26页第四

4、页，共26页。二、简答题二、简答题1.下列说法对吗？为什么？ (1)为了计算不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条可逆途径来计算。但绝热过程例外。 (2)绝热可逆过程 S =0，因此，熵达最大值。 (3)体系经历(jngl)一循环过程后，S =0 ，因此，该循环一定是可逆循环。 (4)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，S 0 。 (5)孤立系统达平衡态的标准是熵不再增加。 (6)吉布斯函数(hnsh)G减小的过程一定是自发过程。 (7)在等温、等容、无其它功条件下，化学变化朝着亥姆霍兹函数(hnsh)F减少的方向进行。 (8)根据dG =-SdTVdp，对任意等温、等压过程G =0。 (9

5、)只有等温等压条件下才有吉布斯函数(hnsh)G的变化值。 2. 在什么条件下,下列等式才能成立? 式中W为体积功。 STFGWQ第4页/共26页第五页，共26页。3. 理想气体恒温可逆膨胀过程U=0,Q=W, 说明(shumng)理想气体从单一热源吸热并全部转变为功,这与热力学第二定律的开尔文表述有无矛盾?为什么? 始终态相同的系统来说，不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变”此说法是否正确？为什么？ 4. “在可逆过程中 ,而在不可逆过程中，所以对于6. 任意体系经一循环(xnhun)过程 U，H，S，G，F 均为零，此结论对吗？7.封闭绝热循环过程(guchng)一定是个可逆循环过程(guc

6、hng)，此说法对吗？为什么？5. 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) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，S 0 的过程都是不可逆过程，对吗？为什么？10. 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(znggng)输给热机的热量为Q2，A的熵变为S A，试导出低温热源R吸收热量Q1的表达式。 11. 请判断理想气体恒温可逆膨胀过程中，体系的 U、H、S、F、G 中有哪些一定为零？12. 在 298.15K 时，1mol 的理想气体，其亥氏自由能 F 和吉氏自由能 G 的绝对值皆不可知，因此

7、，此时 F 和 G 之间的差值也不可知，对吗？第6页/共26页第七页，共26页。三、填空题三、填空题1指出下列各过程(guchng)中，物系的U、H、S、A、G中何者为零？ 理想气体绝热自由膨胀过程(guchng)；( ) 实际气体节流膨胀过程(guchng)；( ) 理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；( ) H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；( ) 0、p时，水结成冰的相变过程(guchng)；( ) 理想气体卡诺循环。( )2amolA与bmolB的理想气体，分别处于(T,V,pA)与(T,V,pB)的状态，等温等容混合为(T,V,p)状态，那么(n

8、 me)U、H、S、F、G何者大于零，小于零，等于零？( )第7页/共26页第八页，共26页。3. 选择“”、“”、“”中的一个填入下列(xili)空格实际气体绝热自由膨胀 U _ 0，S _ 0。4. 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格(kn )理想气体恒温可逆压缩 S _ 0，G _ 0。5. 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温(hngwn)、恒压条件下发生，其 rHm, 0 (D) H = 0第13页/共26页第十四页，共26页。4. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程 （ ）(A) 可以从同一始态出发达到(d do)

9、同一终态(B) 不可以达到(d do)同一终态(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确(D) 可以达到(d do)同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定5. P 、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系(tx)的下列热力学量中何者一定为零？ (A) U (B) H (C) S (D) G6. 在绝热恒容的反应器中，H2和 Cl2化合成(hchng) HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？ ( )(A) rUm (B) rHm (C) rSm (D) rGm7. 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：( )(A) 大于零 (B) 等于零 (C)

10、小于零 (D) 不能确定第14页/共26页第十五页，共26页。8. 在 270K,101.325kPa 下，1mol过冷水(lngshu)经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为：( ) (A) S体系0 ，S环境0 (B) S体系0 (C) S体系0 ，S环境0 ，S环境09. 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(zn d) (C) 不变 (D) 难以判断10. 在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程(guchng)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

11、 = 0 (C) S = 0 (D) G = 011. 单原子理想气体的 CV,m = (3/2)R 温度由 T1变到 T2时，等压过程体系的熵变 Sp与等容过程熵变 SV之比是 ( ) (A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 3第15页/共26页第十六页，共26页。12. 水在 100，P 压力下沸腾(fitng)时，下列各量何者增加？( ) (A) 熵 (B) 气化热 (C) Gibbs 自由能 (D) 蒸气压13. 室温下，10P 的理想气体绝热节流膨胀(png zhng)至 5P 的过程有：(1) W 0 ； (2) T1 T2； (3) Q = 0

12、 ； (4) S 0其正确的答案应是： ( ) (A)(3)、(4) (B)(2)、(3) (C)(1)、(3) (D)(1)、(2)14. 物质的量为 n 的理想气体(l xin q t)从 T1,P1,V1变化到 T2,P2,V2，下列哪个公式不适用 (设 CV,m为常数)。 ( ) (A) S = nCP,mln(T1/T2) + nRln(P2/P1) (B) S = nCV,mln(P2/P1) + nCP,mln(V2/V1) (C) S = nCV,mln(T2/T1) + nRln(V2/V1) (D) S = nCP,mln(T2/T1) + nRln(P1/P2)第16页/

13、共26页第十七页，共26页。15. 封闭体系中，若某过程的F = 0，应满足(mnz)的条件是：( )(A)绝热可逆,且Wf=0的过程 (B)等容等压,且Wf=0的过程(C)等温等压,且Wf=0的可逆过程 (D)等温等容,且Wf=0的可逆过程16. 正常沸点(fidin)时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的 VapG 值应如何变化？ ( )(A)VapG 0 (B)VapG 0 (C)VapG 0 (D) VapG 017. 从热力学基本(jbn)关系式可导出 (U/S)V等于( )(A) (H/S)P (B) (F/V)T (C) (U/V)S (D) (G/T)P18. 某气体的

14、状态方程为 PVm= RT + p，其中 为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能 ( )(A) 不变 (B) 增大 (C) 减少 (D) 不能确定第17页/共26页第十八页，共26页。19. 恒压下纯物质(wzh)当温度升高时其吉氏自由能( )(A)上升 (B)下降 (C)不变 (D)无法确定20. 对于不做非体积功的封闭体系，下面(xi mian)关系式中不正确的是(A) (H/S)V = T (B) (F/T)V = -S(C) (H/p)S = V (D) (U/V)S = p21. 大多数物质的液体在正常沸点(fidin)时的摩尔气化熵为：( )(A) 20 J.K-1.mol-1

15、(B) 25 J.K-1.mol-1(C) 88 J.K-1.mol-1 (D) 175 J.K-1.mol-12225时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程：(A) S 0，G 0 ； (B) S 0，G 0 ；(C) S = 0，G = 0 ； (D) S = 0，G rHm/T ； (C) rSm rHm/T ； (D) rSm rHm/T 。24等容等熵不做其它功的自发过程，下列(xili)关系肯定成立的是：(A) G 0 ； (B) F 0 ； (C) H 0 ； (D) U U ； (B) F U ； (C) G U ； (D) H 0,G0 C.S

16、0,G0,G0第19页/共26页第二十页，共26页。27. 下列各式中对理想气体 何时不为零( ) A. B. C. D. 28. 在 298K 时已知气相反应 的 为 , 则发1mol反应的 A. = B. =0 D. C. 29.下列叙述中，哪一种是错误的？ A. 热不能自动从低温物体流向高温物体。 B. 不可能从单一热源吸热作功而无其他变化。 C. 一切可能发生的宏观(hnggun)过程，均向着隔离体系熵增大的方向进行。 D. 绝热可逆过程是恒熵过程。 第20页/共26页第二十一页，共26页。30.过冷水的热容比同温度下的冰要大，则过冷水凝结成冰的相变过程的熵变比水凝结成冰的平衡(png

17、hng)相变过程的熵变A. 大 B. 小 C. 一样 D. 无法定 31.在标准压力下，90的液态水气化(q hu)为90的水蒸气，体系的熵变将： A. 小于零 B. 大于零 C. 等于零 D. 不能确定 32.G =F的条件是（）。（A）恒温(hngwn)恒容；（B）恒温(hngwn)恒压；（C）(pV)=0的一切过程；（D）无法判断。33下列关于自由能和温度关系的曲线正确的是（ ）第21页/共26页第二十二页，共26页。 五、计算题五、计算题 1. 一可逆机在三个热源间工作，当热机从 T1热源吸热1200焦尔，作功200焦尔时，试求：(1)其它两个热源与热机交换(jiohun)的热量，指出

18、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 400K、300K、200K。2. 将一玻璃球放入真空容器中，球中已封入1mol水 (101.3KPa,373K)，真空容器内部恰好容纳 1mol 的水蒸气 (101.3KPa,373K)，若保持整个体系的温度为 373K，小球被击破后，水全部(qunb)气化成水蒸气，计算 Q，W，U，H，S，G，F。根据计算结果，判断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 101.3KPa、373K 时的蒸发热为 40668.5 Jmol-1。第22页/共26页第二十三页，共26页。3.在一

19、杜瓦瓶（绝热恒压容器）中 ，将5摩尔40的水与5摩尔 0 的冰混合，求平衡(pnghng)后的温度，以及此体系的 H 和 S。已知冰的摩尔熔化热为 6024 J.mol-1，水的等压摩尔热容为 75.3 J.K -1.mol-1。可逆等压P1 = 1.013105 PaV1 =3 dm3T1 = 400 KP2 = 1.013105 PaV2 = 4 dm3T2 = 700 K4. 经历下述可逆等压过程： 此体系的 CP = 20 J.K -1，始态熵 S1 = 30 J.K -1。计算过程的 Q、W 及体系的 U、H、S、F、G 的值。第23页/共26页第二十四页，共26页。5. 将 400K 和 101325Pa 的一摩尔某液态物质向真空容器中蒸发成 400K、101325Pa的气态物质（可视为理想气体），已知此条件下该物质的标准摩尔气