热力学第二定律试题

PAGEPAGE2热力学第二定律试题（一）填空题（每题2分）1．气体经绝热不可逆膨胀，S0；气体经绝热不可逆压缩，S0。（填>、<、=，下同）2．1mol单原子理想气体从P1、V1、T1等容冷却到P2、V1、T2，则该过程的U0，S0，W0。3．理想气体的等温可逆膨胀过程中，S0，G0，U0，H0。（填>、<、=）4．1mol液态水在373K、P0下汽化为水蒸气，则S0，G0，U0，H0。（填>、<、=）5．热力学第二定律告诉我们只有过程的热温商才与体系的熵变相等，而不可逆过程的热温商体系的熵变。6．在等温等压，不作其它功的条件下，自发过程总是超着吉布斯自由能的方向进行，直到自由能改变量为零就达到了态。（二）单项选择题（每题1分）7．根据热力学第二定律的表述，下列说法错误的是（）(A)第二类永动机服从能量守恒原理(B)热不能全部转化为功而不引起其他变化(C)热不能全部转化为功(D)从第一定律的角度看，第二类永动机允许存在8．关于自发过程方向性的说法错误的是（）(A)功可以自发的全部转变成热，但热却不能全部转化为功而不留下其它变化(B)一切自发过程都是不可逆过程(C)一切不可逆过程都是自发过程(D)功转变成热和其它过程一样具有方向性9．工作在393K和293K的两个大热源的卡诺热机，其效率为（）(A)83%(B)25%(C)100%(D)20%10．在可逆循环过程中，体系热温商之和是（）(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确定11．理想气体等温可逆膨胀过程，（）(A)内能增加(B)熵不变(C)熵增加(D)内能减少12．某体系在始态A和终态B之间有两条途径：可逆Ⅰ和不可逆Ⅱ，此时有（）(A)SA=SB(B)QⅠ/T=QⅡ/T(C)SⅠ=SⅡ(D)SⅠ=13．下列说法错误的是（）(A)孤立体系发生的任意过程总是向熵增大的方向进行(B)体系在可逆过程中的热温商等于体系熵变(C)不可逆循环过程的热温商小于熵变(D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商14．热力学第二定律的表达式为dS≥Q/T环，则（）(A)始、终态相同时，不可逆过程的熵变小于可逆过程的熵变(B)如果发生某一过程，体系的熵变与热温商相等，则该过程为不可逆过程(C)对于孤立体系，dS≥0(D)在某些情况，可能有dS≤Q/T环15．300K时，1mol理想气体由A态等温膨胀到B态，吸热1.00KJ，所作的功为A到B等温可逆膨胀功的1/3，则体系的S为（）(A)3.33J·K-1(B)10.0J·K-1(C)1.11J·K-1(D)-3.33J·K-116．2mol单原子理想气体，等压由300K升温至600K，其S为（）(A)3.47J·K-1(B)-14.4J·K-1(C)12.5J·K-1(D)28.8J·K-117．在标准压力时，苯的沸点为353.15K，1molC6H6（l）完全汽化为同温同压下的苯蒸气。已知苯的正常汽化热为34.7KJ·K-1，则过程的S为（）(A)0.093J·K-1(B)197J·K-1(C)50.0J·K-1(D)98.3J·K-118．吉布斯自由能G的特定组合为（）(A)G=U+PV+TS(B)G=U-PV+TS(C)G=U+PV-TS(D)G=U-PV-TS19．关于亥姆霍兹自由能A的描述中，不正确的是（）(A)A是体系的容量性质(B)A具有能量的量纲(C)A是状态函数(D)A具有明确的物理意义20．下列过程G=0的过程是（）(A)绝热可逆且W`=0的过程(B)等温等容且W`=0的过程(C)等温等压且W`=0的过程(D)等温且W`=0的过程21．A作为判据的条件是（）(A)绝热可逆过程(B)等温等压只作体积功(C)等容绝热不作非体积功(D)等温等容22．300K时，某一等温过程的G=-76.98KJ，H=-56.90KJ，则S为（）(A)-18.40J·K-1(B)-66.93J·K-1(C)66.93J·K-1(D)703J·K-123．液态水在373K和标准压力P0下汽化，则该过程（）(A)H=0(B)S=0(C)U=0(D)G=024．在298K时，反应H2（g）+Cl2（g）==2HCl（g）的G0=-190.53KJ·mol-1，S0=19.90J·K-1·mol-1，则该反应的H0f（HCl，g）为(A)-184.6KJ·mol-1(B)-196.5KJ·mol-1(C)-92.3KJ·mol-1(D)-98.2KJ·mol-125．热力学关系式dG=-SdT+VdP可适用于下列那一过程（）(A)298K，P0的水蒸发过程(B)理想气体真空膨胀(C)电解水制取氢气(D)N2+3H2==2NH3未达到平衡26．以下性质为强度性质的是（）(A)内能(B)化学势(C)自由能(D)体积（三）简答题（每题2分）27．“系统达平衡时熵值最大，自由能最小”的说法正确吗？为什麽？28．263K的过冷水结成263K的冰，S<0，与熵增加原理矛盾吗？为什麽？29．可逆过程的热温商与熵变是否相等？不可逆过程的热温商与熵变是否相等？为什麽？30．“ΔGT，P≤0说明G<0的过程只能在T，P一定，且W’=0条件下发生”，这种说法对吗？为什麽？31．指出在373.2K和P0下，液态水蒸发为水蒸气的过程中，S、A、G的符号？（四）计算题（每题8分）32．2molH2（g）由202.6kPa，24.46dm3反抗恒外压101.3kPa膨胀到体积为73.38dm3。求S？设氢气为理想气体。33．263K和P0下，1mol过冷水凝固为冰，求过程中体系熵变S？已知水在273K时的凝固热，水CP,m,l=75.3JK-1mol，冰CP,,m,S=36.8JK-1mol34．在298.2K和P0下进行的相变：H2O（l，298.2K，P0）→H2O（g，298.2K，P0），计算相变的G，并判断能否自发进行。已知H2O（l）在298.2K时的饱和蒸气压为3168Pa,.35．温度为400K，压力为5P0的10gHe，在外压为10P0下进行等温压缩至10P0。计算此过程的Q、W、U、H、S、A、G。设He为理想气体。36．在1.013×105Pa和373.2K时，把1molH2O（g）可逆压缩为液体，计算Q、W、U、H、S、A、G。已知在373.2K，1.013×105Pa下水的蒸发热为40.67KJ·mol-1。热力学第二定律答案（一）填空题（每题2分）1．S>0；S>02．U<0；S<0；W=03．S>0；G<0；U=0；H=04．S>0；，G=0；U>0；H>06．可逆过程；小于7．减小；平衡（二）选择题（每题1分）8．C9．C10．B11．C12．C13．C14．D15．C16．B17．D18．D19．C20．D21．C22．D23．C24．D25．C29．B（三）问答题（每题2分）30．答：不正确。绝热系统或隔离系统达平衡时熵值最大，等温等压不作非体积功的条件下，系统达平衡时自由能最小。本题说法忽略了前提条件。31．答：不矛盾。过冷水结成冰，S体<0，是体系的熵变小于零。当应用熵增加原理判断这一过程是否自发过程时，还要考虑环境的熵变，即：S隔=S环+S体。所以，这与熵增加原理不矛盾。32．答：根据克劳修斯原理：任意可逆循环过程的热温商总和等于零，即：。可逆循环A1B2A，有，所以，说明，由A始态到B终态任意可逆过程1、2，热温商的值相等，与途径无关，于是定义为熵变。因此可逆过程的热温商等于熵变。同理，根据不可逆循环过程的热温商总和小于零，得出不可逆循环过程的热温商总和小于零。33．答：不正确。ΔGT，P≤0只是在等温等压，非体积功为零时过程自发性的判据，并不是只在此条件下G<0。在其它条件下，G也可小于零，如理想气体的恒温膨胀。34．答：此过程为等温等压可逆相变，G=0；液态水变成水蒸气吸热，H<0，S=，。（四）计算题（每题8分）35．解：（2分）（2分）（4分）36．解：263K的过冷水凝固成冰是一不可逆过程H2O（l，263K）SH2O（S，263K）S1S3H2O（l，273K）S2H2O（S，273K）（2分）（2分）（2分）（2分）37．解：H2O（l，298.2K，P0）GH2O（g，298.2K，P0）G1