3热力学第二定律

#3热力学第二定律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，对的画俄昔的画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（ ）2、组成可变的均相系统的热力学基本方程dG=~SdT+Vdp+zd〃B，既适用于封闭系统也适用于敞开系乙NBBB=1统。（ ）3、处在对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同。（）。4、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0K时的熵值为零。（）5、隔离系统的熵是守恒的。（）6、一定量理想气体的熵只是温度的函数。（）7、绝热过程都是定熵过程。（）8、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（）9、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。（）10、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变〉0。（）11、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功胪<0,且有W5>AG和△G<0,则此状态变化一定能发生。（）12、绝热不可逆膨胀过程中AS>0,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中△S<0。（）TOC\o"1-5"\h\z13、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。（ ）14、对于一定的始终态，可逆过程的熵变小于不可逆过程的熵变。（）15、如果一个化学反应的ArH不随温度变化，则其ArS,也不随温度变化，（ ） m16、一定温度下的乙醇水溶液，可应用克一克方程式计算其饱和蒸气压。（）17、只要始、终状态一定，不管由始态到终态进行的过程是否可逆，熵变就一定。（ ）18、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。（）19、在-10℃，101.325kPa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。（ ）20、气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q=0，故其熵变等于零。（ ）21、理想气体的熵变公式a,「/v）「jp）只适用于可AS=nCln—2I+nCIn—2Ip，mwi）v,m\pi）逆过程。（）22、系统经绝热不可逆循环过程中AS=0，。（ ）23、克拉贝龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。（ ）二、选择题

1、对于只做膨胀功的封闭系统的(。A/dT)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(3u)(es)vCea、(1)A上(ev)T3、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4、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()(2)A()(2)AS1=(4)AS1=(1)AS1=AS2=AS3=AS4AS2，AS3=AS4=0(3)AS1=AS4，AS2=AS3AS2=AS3，AS4=05、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，贝h)。(1)AG>AA； (2)AG<AA； (3)AG=AA； (4)AG与AA无法比较。6、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状态函数的变量来判断过程的自发性。() (1)AG (2)AU (3)AS (4)AH7、10mol某理想气体，由始态300K,500kPa进行恒温过程的吉布斯函数变AG=-47.318kJ。则其终态系统TOC\o"1-5"\h\z的压力为( )。(选填(1)125kPa； (2)75.0kPa； (3)7.500kPa； (4)25kPa)8、物质的量为n的理想气体等温压缩，当压力由p1变到p,时，其AG是：( )。2(1)p; (2)…；(3) ； (4)pnRTln~p Jp2-—pdp V(p—p) nRTInpP2 p1RT 21 p19、对于只作膨胀功的封闭系统产］的值为：( )1st)p(1)大于零；(2)小于零；(3)等于零； (4)不能确定。V2,S 2S2。10、1mol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,S 2S2。胀到达(p,…)，则T T2,V’•,. 2 2 2 2 2(选填>,=,<)11、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。12、在100c101.325kPa下有1mol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℃,101.325kPaH2O(g),对于这一过程可以用TOC\o"1-5"\h\z哪个量来判断过程的方向？( )(1)AS(系统) (2)AS(系统)+AS(环境) (3)AG(4)AS(环境))13、液态水在100℃及101.325kPa下汽化成水蒸气，则该过程的()o(1)AH=0； (2)AS=0； (3)AA=0； (4)AG=014、17、将克拉贝龙方程用于H2O的液-固两相平衡,因为Vm(H2O,s)>Vm(H2O,l),所以随着压力的增大，则H2()(l)的凝固点将：( )(1)上升；(2)下降；(3)不变；(4)不能确定。15、理想气体定温自由膨胀过程为()(A)AS>0(B)U<0(C)Q>0(D)W<016、同一温度压力下，一定量某物质的熵值( )。(1)(1)(3)三、填空题1 、S®>5(液)>S(固〉5(气)=5(液)=良固)；（2）5（气）<S（液<S（固）;（4）S®>5（液）=S（固）。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（II）至相同终态温度，（选择填＞,＜,=）则AUIAUI,ASITOC\o"1-5"\h\zASI。 ―4、1mol理想气体从p1=0.5MPa节流膨胀到p2=0.1MPa时的熵变为 AS= 。5、使一过程的AS=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（生］=_nR。你认为，这个公式的正确I。X）pTTOC\o"1-5"\h\z表达式中，X应为 。7、某体系进行一不可逆循环时，则AS 0。体 8、热力学基本方程之一为dH=9、在732K时，反应NH4cl（s）==NH3（g）+HCl（g）的ArGe=—20.8kJ•mol-1,ArH=154kJ-mol-1,则该反应的ASe= 。r।10、理想气体在绝热条件下向真空膨胀，AU 0,AH0,AS 0。（选填〉，=:~＜）11、绝热不可逆膨胀过程系统的AS 0,绝热不可逆压缩过程系统的AS 0。（选填~＞，＜或=）12、1mol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（p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（p,V',T'） '222 2填>, =, <）T2，，S' S2o（选213 、 熵增原理表述为TOC\o"1-5"\h\z14、在热源温度为534K及305K间工作的可逆热机，每一循环能作功135J，求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为 。15、某可逆热机在120℃与30℃间工作，若要此热机供给1kJ的功，则需要从高温热源吸取的热量为 。16、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AS（系统）的现象；（2）环境的熵变AS（环）必然是 。选填〉0，＞0，＜0，＜0或=0）17、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） 。18、已知某化学反应在25℃的标准摩尔熵变为AS（298K），又知该反应的2VBCp,m,B，则温度T时该反应的标准摩尔熵变ArS式T）= 。19、热力学基本方程dH=TdS+Vdp+£/加B的适用条件为组成变的系统和。20、克劳修斯不等式的形式是 ；等号对应于过程，不等号对应于 过程。四、计算题1、已知0℃冰的饱和蒸气压为0.611kPa,其升华焓为2820J・g-i，水汽的Cm=30.12J・K-i・mol-i。若将0℃时的1g冰转变为150℃，10.13kPa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=18.02g・mol-1。2、已知25℃时C2H50H(g)的标准摩尔生成焓为一234.81kJ・mol-1。C,H2,02,C2H50H(g)的标准摩尔熵分别为5.694J・K-1・mol-1,130.59J・K-1・mol-1,205.03J・K-1・mol-1,282.59J・K-1・mol-1,试计算25℃时C2H50H(g)的标准摩尔生成吉布斯函数。液态汞的饱和蒸气压与温度T的关系式为lp(Hg,l)二—7024+ 。试计算25℃时Hg(l)的饱和蒸气压ln =— +22.4/3PaT/Kp(Hg，l)及Hg(l)的摩尔蒸发焓AvapHm=?4、试计算1kg0℃的水在101.325kPa下变为200℃的蒸气的△S。已知水的汽化焓为2259J・g-1,质量热容为4.184J・K-1・g-1,蒸气的质量热容为1.96J・K-1・g-1。5、固态氨的饱和蒸气压为3754,液态氨的饱和ln(p/kPa)=21.01 蒸气压为一3。65。试求(DJI点的温度、压力ln(p/kPa)=17.47——T/K；(2)三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。6、1mol,10dm3,100K的H2（设为理想气体）放在600K热源中反抗恒定外压49.88kPa作不可逆膨胀至平衡态，以H2为系统，热源为环境，求环境的熵变。27、已知CO2在194.67K时的摩尔升华焓为25.30kJ•mol-1,固体CO2在194.67K时的标准摩尔熵为68.8，求气体CO.在194.67K的标准摩尔熵。J•Kt.mol-1 28、在298K等温下，一瓶0.2mol，20kPa的氧气和另一瓶0.8mol，80kPa的氮气相混合，混合后气体充满两个瓶内，设氧与氮气都是理想气体求：（1）混合均匀后，瓶内气体的压力；（2）混合过程中的Q，W，AU，AH，AS，AA，AG。9、今有2mol的水（H2O,l）在100℃及其饱和蒸气压101.325kPa下全部蒸发成水蒸气（H2O,g）。已知在此条件下H2O（l）的摩尔蒸发焓AvapHm=40.668kJ・mol-1，求过程的Q，W，AU，AH，AS，AA及AG。（液态水的体积相对气态的体积可以忽略）10、4mol某理想气体，其q,=2.5R，由始态531.43v,mK，600kPa，先等容加热到708.57K，在绝热可逆膨胀至500kPa的终态。求终态的温度。整个过程的AU及AS各为若干？11、1kg空气从0℃，500cm3的状态变到100℃，1000cm3的状态，其熵变为多少？可把空气作为理想气体，其cVm,为20.79『匕1・皿。1-1。已知空气中N2与O2的摩尔比为0.79/0.21,N2与O2的摩尔质量分别为28.0g・mol-i与32.0g・mol-i。12、在17℃,778kPa下的1g液态氨，在真空容器内恒温蒸发，直到最终体积为165cm3,压力为778kPa。试计算系统在该过程中的Q，AU，AH，AS及AG。已知在17℃，778kPa下液氨的质量体积为2cm3・g-1，氨气的质量体积为165cm3・g-1。在17℃时液氨的饱和蒸气压为778kPa，氨的蒸发焓为1275J・g-1。13、设有2mol单原子理想气体，其Cpm=2.5R。由298.15K及3MPa的始态压力突然降到100kPa绝热膨胀，作膨胀功2095J，试计算系统的熵变AS。14、1mol理想气体从同一始态25℃，506.5kPa分别经历下列过程到达相同的终态25℃，101.3kPa。此二途径为(1)绝热可逆膨胀后等压加热到终态；(2)等压加热，然后经等容降温到达终态。分别求出此二过程的Q，W，AU，AH，AS和AG。15、已知H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01kJ・mol-1,现有2molH2O(l)在298K、0.1MPa下变为同温同压的水蒸气。计算此过程的AU，AH，AS，AG。设蒸气可视为理想气体。16、在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434

MPa,问在上述温度时，将1mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，AG为多少？设气体服从理想气体行为。17、1mol268K的过冷液态苯，凝结成为268K的固态苯。用熵增原理通过计算证明此过程能否发生。已知苯的熔点为278K，摩尔熔化焓AfusHm=9923J・mol-i，定压摩尔热容Cp,m(C6H6,l)=126.9J・K-i・mol-i,Cpm(C6H6，s)=122.7J・K-1・mol-1。18、1mol理想气体在300K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，AU，AH，AG，AA及AS。19、1mol水在100℃、101.325kPa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℃、50kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，AU，AH，AS，AA和AG。已知水在100℃、101325Pa下的AvapHm为40.67kJ.mol-120、反应Fe3O4(s)+4H2(g)==3Fe(a)+4H2O(g)在800K下进行。求反应的ArH((800K),ArU舄(800K),ArG((800K)各为多少？物^

质Fe物^

质Fe3O

4（s）AH/kJmol-1 Se/JK-1Im mmol-1 Cpm/JK-1mol-1—1116.71 15146193.00

H2(g)H2(g)

Fe(a

)

珥0(

g)028.33030.88—241.8436.02130.5827.15188.7421、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0.01964x10-3m3・mol—1和0.01800x10-3m3・mol-1,冰的摩尔熔化焓为AfusHm=6.029kJ・mol-L试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率dT/dp=?22、乙醚在0℃时的饱和蒸气压为24.6kPa,在0〜33℃时的蒸发焓为385J-g-1,试计算乙醚在33℃时的蒸气压。已知C2H50c2H5的摩尔质量M=74.5g・mol-1。23、在25℃时1mol02从1000kPa自由膨胀到100kPa，求此过程的AU,AH,AS,AA,AG（设02为理想气体）。24、在温度恒定为300K的条件下，将1mol体积为20x10-3m3的理想气体A与1mol体积为30x10-3m3的理想气体B,混合成体积为75x10-3m3的理想气体混合物。求此过程的AS,AA及AG各为若干？25、在27℃时,1mol理想气体由106Pa定温膨胀至105Pa,试计算此过程的4U试计算此过程的4U、△H、△S和△G。26、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时，此过程的△H和4S,△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40670Jmol-i27、(1)在300K时，5mol的某理想气体由10dm3定温可逆膨胀到100dm3.计算此过程系统的熵变;(2)上述气体在300K时由10dm3向真空膨胀变为100dm3.试计算此时体系的^S,并与热温商作比较.28、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)AH0/fmKJ.moli-235.3052.283-241.80S/j.moLK