热力学第二定律习题课

第3章热力学第二定律习题课2024/4/17一、填空题1.1molAg(s)在等容下由273.2K加热到303.2K,已知在该温度区间内Ag(s)的Cp=24.48J·K-1·mol-1,则其熵变为:____答：

2.55J·K-1。

2.1mol理想气体向真空膨胀,若其体积增加到原来的10倍,则体系的熵变为：_______答：19.14J·K-1。

3.在标准压力下,90℃的液态水气化为90℃的水蒸气,体系的熵变ΔS______

0(＜、＞、＝、不确定)答：＞0。

2024/4/17答：零4.在0K时，任何纯物质完美晶体的熵等于____.答：不可逆的

5.自发过程的特征是：一切自发过程都是______

。

6.非理想气体卡诺循环ΔG等于

。

答：ΔG=0

2024/4/17答：熵增加

7.孤立系统（隔离系统）中所发生的任意过程总是向

______的方向进行。

答：ΔS=95.7J·K-18.300K时5mol理想气体由10dm3定温可逆膨胀到100dm3，则系统ΔS=________。9.熵是系统

______的度量

答：混乱度

2024/4/17答：ΔS＞0自发10.在0℃及Pø下,冰变成水。则系统的熵变ΔS____0（填＝或＜或＞）,该过程为______（填自发或非自发）的。

答：熵11.孤立系统中所发生的任意过程总是向着___增加的方向进行。

12.

的适用条件是：_________答：理想气体简单等温变容过程2024/4/1713.卡诺热机在T2=600K的高温热源和T1=300K的低温热源间工作,其热机效率η=________

答：0.5

14.亥姆霍兹自由能的数学定义式：_________。答：数学定义式：A=U-TS

15.

Gibbs自由能的数学定义式：________。

答：G=H-TS2024/4/17

17.定温定容条件下，过程自发的判据是________

。

答：(ΔA)T,V≤0

16.定温定压条件下，过程自发的判据是________

答：(ΔG)T,P≤0

18.卡诺循环包括：等温可逆膨胀、___________、等温可逆压缩和绝热可逆压缩四个连续步骤所构成。答：绝热可逆膨胀2024/4/17

19.至今，在我们所学的状态性质：T、P、V、U、H、G、A、S中属于强度性质的是______，属于广度性质的是

________________________

答：T、P

;

V、U、H、G、A、S

20.

0℃、pθ时，水结成冰的相变过程ΔG=____答：ΔG=02024/4/1721.等温不作功条件下过程自发性的判据________答：22.等熵等容不做其它功条件下过程自发性的判据___答：23.在隔离系统中发生一化学反应，则系统△U、△H、△S、△G中数值等于零的是

。

答：△U=02024/4/171.可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：

A.

跑的最快；

B.跑的最慢；

C.

夏天跑的快；

D.

冬天跑的快

答：(B)

二、选择题2.在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵()A.不变；

B.可能增大或减小；

C.总是增大；

D.总是减小

答：C

2024/4/17

3.适合于下列过程中的哪一个？()

A.恒压过程；

B.绝热过程；

C.恒温过程；D.可逆相变过程。答:(D)4.当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变∆S=l0J·K-1，若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的10%，该变化中从热源吸热()

A.

5000J；

B.500J；

C.50J；

D.100J。答:B2024/4/17

5.克劳修斯不等式，下列判断不正确的是()A.“=”号必为可逆过程或处于平衡状态；B.“>”号必为不可逆过程；C.“>”号必为自发过程；D.“<”号违反卡诺定理和第二定律,过程不可能自发发生

答:C6.实际气体CO2经节流膨胀后，温度下降，那么：A.∆S(体)>0，∆S(环)>0；

B.∆S(体)<0，∆S(环)>0C.∆S(体)>0，∆S(环)=0；

D.∆S(体)<0，∆S(环)=0答：C2024/4/177.1mol双原子理想气体的是()

A.

1.5R

；

B.2.5R

；

C.3.5R

；

D.2R

。答：C

8.理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态,则体系与环境的熵变()A.

∆S(体)>0，∆S(环)>0；

B.∆S(体)<0，∆S(环)<0；C.

∆S(体)>0，∆S(环)=0；

D.∆S(体)>0，∆S(环)<0。答：C2024/4/179.计算熵变的公式

适用于下列：A.

理想气体的简单状态变化；

B.

无体积功的封闭体系的简单状态变化过程；C.理想气体的任意变化过程；

D.封闭体系的任意变化过程；答:B10.2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W=0时体积增加一倍，则其∆S(J·K-1)为：

A.

-5.76；

B.331；

C.

5.76；

D.11.52。答:D2024/4/1711.如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：A

图⑴；

B图⑵；

C图⑶；

D图⑷

答：C

2024/4/1712.下列过程中∆S为负值的是()A.

液态溴蒸发成气态溴；B.

电解水生成H2和O2

C.

公路上撤盐使冰融化D.

SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)+2H2O(l)；答:(D)13.有一个化学反应，在低温下可自发进行，随温度的升高，自发倾向降低，这反应是：(A)

∆S>0，∆H>0；

(B)∆S>0，∆H<0；(C)

∆S<0，∆H>0；

(D)∆S<0，∆H<0。答:(D)2024/4/1714.熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论中不正确的是：(A)

同一种物质的

；(B)

同种物质温度越高熵值越大；(C)

分子内含原子数越多熵值越大；(D)

0K时任何纯物质的熵值都等于零。答：(D)15.下列属于等熵过程的是（D）

A.可逆相变B.可逆反应C.等温可逆过程D.绝热可逆过程答：(D)2024/4/17答：C

16.下列各过程中，体系的∆S为零的是（C）A．理想气体自由膨胀过程；B．实际气体节流膨胀过程；C．理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；D．H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；答：D

17.下列关于熵的叙述不正确的是（D）A．熵是系统混乱度的度量B．系统混乱度Ω的增减与系统熵S的增减是同步C．一切自发过程总是向混乱度增加的方向进行D．系统ΔS＞0的过程，一定是自发过程

2024/4/17答：C

18.下列叙述不正确的是（C）A．水蒸气冷凝成水，系统ΔS＜0B．反应CaCO3(S)→CaO(S)+CO2(g)的ΔS＞0C．乙烯聚合成聚乙烯ΔS﹥0D.气体在催化剂表吸附ΔS＜0答：C

19.

2mol理想气体可逆循环一周,则系统的熵变ΔS()A.ΔS﹥0B.ΔS﹤0C.ΔS=0D.ΔS不能确定2024/4/17答：C

20.在一定速度下发生变化的孤立体系,其总熵的变化是()

A.不变；B.可能增大或减小；C.总是增大；D.总是减小。答：C

21.对于克劳修斯不等式，判断不正确的是：（）A.必为可逆过程或处于平衡状态；

B.必为不可逆过程C.必为自发过程D.违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。2024/4/1722.

25℃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<0。

答：C

23.

∆G=∆F的过程是：（）

A.H2O(l,373K,

p)→H2O(g,373K,

p)；

B.N2(g,400K,1000kPa)→N2(g,400K,100kPa)；

C.

等温等压下，N2(g)+3H2(g)→NH3(g)；

D.Ar(g,T,p)→Ar(g,T+100,p)

答：B2024/4/1724.下列各过程中，体系的∆G为零的是（）A．理想气体自由膨胀过程；B．实际气体节流膨胀过程；C．理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；D．0℃、pθ时，水结成冰的相变过程；

答：A

25.下列各过程中,体系的∆U、∆H、∆S、∆A、∆G均为零的是（）A．理想气体自由膨胀过程；B．实际气体节流膨胀过程；C．理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；D．理想气体卡诺循环。

答：D2024/4/1725.定温定容条件下，过程自发判据是（）A．(ΔA)T,V﹤0B.(ΔG)T,P﹤0C.(ΔS)U,V﹥0D.(△H)U,P＞0答：A

27.

定温定压条件下，过程可逆的判据是（

）

A.(ΔS)U,V﹥0

B.(ΔA)T,V﹤0

C.(ΔG)T,P=Wf

D.(ΔG)T,P﹤0答：Ｃ2024/4/17

28.吉布斯（Gibbs）自由能G的定义式是（）

A.G=U+TS

B.G=U-TS

C.G=H+TS

D.G=H-TS

答：Ｄ

29.水在100℃，pθ下，变成水蒸气，则（）

A.ΔH=0

B.ΔG=0

C.ΔS=0

D.ΔU=0

答：Ｂ2024/4/17

30.下列过程中ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA全部为零的是（）

A.实际气体卡诺循环B.理想气体等温过程

C.理想气体绝热可逆过程D.实际气体等温过程

答：A

31.等温等容条件下过程性质的判据是()

A.

B.

C.

D

答：A2024/4/1732.

等温等压条件下过程自发性的判据是()A.B.

C.D.

答：A

33.在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是：（）

A.

∆S=0；

B.∆U=0；

C.

∆A=0；

D.

∆G=0。答：A2024/4/1734.

热力学基本方程dG

=-SdT+Vdp，可适应用下列哪个过程：（）A.

298K、标准压力下，水气化成蒸汽；B.

理想气体向真空膨胀；C.电解水制取氢气；D.N2+3H2=2NH3未达到平衡。

答：B

35.

373.2K、101325Pa的水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为373.2K、101325Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个作为过程方向的判据：（）

A.∆U

；

B.

∆A

；

C.∆H

；

D.∆G

。

答：B2024/4/17

36.对于封闭体系的热力学，下列各组状态函数之间的关系中正确的是：（）

A.A>U；

B.

A<U；

C.

G<U；D.H<A

。答：B

37.吉布斯自由能的含义应该是：（）A.是体系能对外做非体积功的能量；B.是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；C.是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量D.按定义理解G=H-TS

。答：D2024/4/17

38.

一个已充电的蓄电池以1.8V输出电压放电后，用2.2V电压充电使其回复原状，则总的过程热力学量变化：（）

A.

Q<0，W>0，∆S>0，∆G<0；

B.Q<0，W<0，∆S<0，∆G<0；

C.Q>0，W>0，∆S=0，∆G=0；

D.Q<0，W>0，∆S=0，∆G=0。答：D

39.等容等熵条件下，过程自发进行时，下列关系肯定成立的是：（）

A.∆G<0；B.

∆A<0；C.∆H<0；D.

∆U<0。答：D2024/4/17

40.下列叙述不正确的是()A.G（T，P）是以T，P为特征变量的特性函数B.A（T，V）是以T，V为特征变量的特性函数C.H（S，P）是以S，P为特征变量的特性函数D.V（S，U）是以S，V为特征变量的特性函数答：D

41.下列叙述不正确的是()A.偏摩尔量是强度性质，B.只有容量性质才有偏摩尔量,而强度性质无偏摩尔量C.纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。D.偏摩尔量与体系物质的量无关，与T，P、浓度无关答：D2024/4/17

42.下列不是偏摩尔量的是()答：D2024/4/17三、判断题

1.自然界发生的过程一定是不可逆过程。(√)

答：

对。

2.不可逆过程一定是自发过程。(×)

答：错，如绝热不可逆压缩过程。

3.熵增加的过程一定是自发过程。(×)

答：错，理想气体的等温可逆膨胀ΔS>0。

2024/4/17

4.绝热可逆过程的∆S=0，绝热不可逆膨胀过程的∆S>0，绝热不可逆压缩过程的∆S<0。（×）答：错。第1，2个结论正确，第3个结论错。

5.由于系统经循环过程后回到始态，∆S=0，所以一定是一个可逆循环过程。

(×)

答：错，只有∆Siso=0才是可逆过程6.平衡态熵最大。(×)

答：错，只有隔离系统中平衡态的熵才最大。

2024/4/17

7.任意可逆过程中∆S=0,不可逆过程中∆S>0。（）

答：错。

8.自发过程的熵变∆S>0。（×）

答：错，如过冷水结冰。

9.相变过程的熵变可由计算。（×）

答：错，只有可逆相变才能用此公式。

2024/4/17

10.当体系向环境传热时,体系的熵一定减少()

答：错。

11.一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

()

答：对。

12.冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变∆S>0，所以该过程为自发过程。（）答：错，只有∆Siso

>0时,过程才为自发过程。

2024/4/17

13.自发过程体系的混乱度增加。（×）

答：错，如过冷水结冰，ΔS<0，混乱度减小。

14.为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。（×）

答：错，体系由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。

15.自然界不存在温度降低，熵值增加的过程

()

答：错，如NH4Cl溶于水，或气体绝热不可逆膨胀；

ΔS>0。

2024/4/1716.下列八个状态函数：T，P，V，U，H，S，A,G，中,属强度性质有：T，P。()答：对17.卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。（）答：错。环境并没有复原。2024/4/17

18.在定温定容下，系统的亥姆霍兹自由能的减少等于系统所作的最大有效功（×）

答：19.亥姆霍兹自由能（Helmholzfreeenergy）改变值只决定始态和终态与变化的途径无关。()答：对20.

amolA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，则∆U、∆H、∆S、∆A、∆G均为零（）答：对。ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG均为02024/4/17

21.理想气体卡诺循体系的∆U、∆H、∆S、∆A、∆G均为零。（√）

答：对

22.过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得G=0。（×）答：错，不满足均相系统这一条件。

23.在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。（×）答：错，若有非体积功存在,则可能进行，如电解水2024/4/1724.吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。（）答：错，必须在等温、等压，Wf=0的条件下才有此结论。25.在等温条件，封闭体系对外所作的最大功（总功）小于或等于体系亥姆霍兹自由能的减少值(√)答：对26.等温、等压条件下，封闭体系对外所作的最大非膨胀功小于或等于体系Gibbs自由能的减少值。(√)

答：对2024/4/171.自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？答：前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的,如不可逆压缩过程。四、简答题2.是否可以说：不可逆过程的熵永不减少？凡熵增加过程都是自发过程？答：不一定。不可逆压缩，体系熵是减少的。只有在隔离体系中，这种说法才是对的。2024/4/17

3.空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出，放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢？答：不矛盾。克劳修斯说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”，而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。2024/4/17

4.某体系从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其它可逆过程，才能有相同的始、终态。2024/4/17

5.在绝热体系中，发生了一个不可逆过程，是否在绝热体系中无法回到原来的状态了？答：是的。在绝热体系中发生一个不可逆过程，熵只会增加。除非用不是绝热的过程，才有可能使它回到原态。

6.是否恒大于

?答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的等于

。2024/4/17答：可以将苯可逆变到苯的凝固点278.7K：

7.将压力为

温度为268.2K的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点Tf为278.7K，如何设计可逆过程？2024/4/17答：

Smix

=2Rln28.指出下列理想气体等温混合的熵变值。

1molN21molAr1molN21molAr+=1

V1

V2

VA．B.1molN21molN2+=1

V1

V2

V2molN2答：

Smix

=02024/4/17答：

Smix

=01molN21molAr+=C．1molAr1molN2

1V

1V

1V1molN21molN2

+=2molN2

1V1V1VD．答：

Smix

=2Rln(1/2)2024/4/179.在绝热箱中,1molO2(288K)和1molN2(280K)用绝热板隔开，列出抽去隔板后熵变的计算式？答：

S=

S(混合熵)+

S(传热熵)

S(混合熵)

=2Rln2

S(传热熵)

=

T

为混合后终态时的温度，C为热容。1molO2

(288K)1molN2

(280K)2024/4/1710.箱子一边是1molN2(pθ

)，另一边是2molN2(2pθ

),求298K时抽去隔板后的熵变值如何计算？

答：

设想隔板可以活动，平衡时压力为1.5pθ

S=

S(压力改变熵)+

S(混合熵)

S(混合熵)=0

1molN2

(pθ

)2molN2(2pθ

)2024/4/17

11.几个熵判据有何区别？

这是热力学过程方向的共同判据，是所有判据的基础，它只能判断过程可逆与否，不能判断自发与否。=0可逆过程>0不可逆过程2024/4/17

孤立体系内若发生一过程必定是自发的。

>0不可逆，自发

=0可逆，平衡态

<

0不可能发生

(孤立)2024/4/17

这类似于孤立体系，在环境不对体系作功时，可用来判断变化方向。

>0不可逆，自发

=0可逆，平衡态

<0不可能发生2024/4/17

12.试总结熵有哪些基本性质？(1)熵是状态函数，容量性质；(2)熵的加和性是有条件的，只适用于物理和化学性质完全均一的体系。例如1molO2和1molN2混合，热力学能可以加和，而熵则不行，因为有混合熵存在；(3)熵不是守恒的量，在孤立体系中经过一个不可逆过程，熵总是增加的；2024/4/17(4)在等温可逆过程中，熵与能量相联系(6)熵的绝对值是可以计算的，规定0K时完整晶体的熵值为零，然后进行积分计算，所得的熵称为规定熵。这个热是不能利用的能量；(5)熵的本质是体系微观花样数的量度，混乱度越大，熵值也越大；2024/4/1713.下列状态函数中，哪些是容量性质？哪些是强度性质？压力，温度，体积，内能，焓，吉氐自由能，熵，赫氐自由能，粘度，密度，质量，等压热容，等容热容，摩尔热力学能，摩尔焓，摩尔熵,摩尔吉氐自由能，摩尔赫氐自由能等。答：是容量性质；

是强度性质。

在一定条件下容量性质和强度性质可以转化。2024/4/17

14.

能否说体系达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热体系或隔离体系达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，体系达平衡时，Gibbs自由能最小。

15.

四个热力学基本公式适用的条件是什么？

是否一定要可逆过程？答：适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。2024/4/17

16.

下列过程中，Q，W，DU，DH，DS，DG和

DA的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？(1)理想气体真空膨胀(2)实际气体绝热可逆膨胀答：

答：

(3)水在冰点结成冰答：

2024/4/17(4)理想气体节流过程答：

答：

(5)H2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中生成水(6)理想气体等温可逆膨胀答：

2024/4/17

17.

试总结Gibbs自由能有哪些基本性质？(1)是具有容量性质的状态函数；(3)G的值不守恒，因为定义式中H，T和S都不是守恒参数；(2)具有能量的单位，但它不是能量；(4)G的绝对值不可知，只能求出其变化值(5)在等温、等压、可逆过程中，DG的下降值等于对外所作的最大非膨胀功，这也就是DG的物理意义；答：2024/4/17(6)在可逆电池中，DG＝－nEF，这是联系热力学和电化学的桥梁公式；(8)用DG作判据只适用于封闭体系；(7)用DG作判据一定要符合等温、等压、不作非膨胀功的条件；(9)偏摩尔吉布斯自由能就是化学势，在处理相平衡、化学平衡时特别有用；2024/4/17(10)它的特征变量是T，p；(12)事实上，G根本不存在，只是为了计算方便人为的定义出来的，不过它的用处比其它热力学函数要大得多。(11)等温、等压、Wf

=0时，体系达到平衡，这时G具有极小值；2024/4/17五、计算题

1.苯正常凝固点是5℃，在5℃时固体苯熔化热ΔfusHøm=9940J·mol-1,且液体苯和固体苯的Cp,m分别为127和123J·K-1·mol-1，求：pø下，-5℃过冷液体苯变成固体苯的ΔSm，并判断此过程是否可能。解：过程如下:

解：过程如下:

2024/4/17ΔSm=ΔS1+ΔS2+ΔS3

ΔS1=nCp,m(l)lnΔS2=

ΔS3=nCp,m(s)ln

ΔSm=ΔS1+ΔS2+ΔS3

=4.65+(-35.76)+(-4.50)=-35.62

2024/4/17-5℃时苯凝固的热效应Q=ΔfusH268KΔfusH

268K=ΔfusH278K+

=1

因为ΔSm=-35.62>-36.94故此过程是可以发生的。2024/4/17

2.温度为200℃，体积为20dm3的1mol氧，反抗恒定的101

3kPa的外压进行绝热膨胀，直到气体的压力与外压平衡，设氧服从理想气体行为，则气体在该过程中的熵变为多少？已知2024/4/17解：Q=0，

U=W，即2024/4/172024/4/173.在定压下，将1kg，273K的水先与323K的定温热源接触，达到平衡后再与373K的定温热源接触，使水温最终升至373K。求上述过程水的熵变、热源的熵变及隔离系统的总熵变。已知水的质量定压热容Cp=4

184J·K

1·g

1

。解：2024/4/174.计算2mol镉从25℃加热至727℃的熵变化。已知：镉的正常熔点为321℃，

fusHm=6108

64J·mol

1。相对原子质量为112

4，Cp

m(Cd，l)=29

71J·mol

1·K

1，Cp

m(Cd，s)=(22

48+10

318

10

3T/K)J·mol

1·K

1。解：在25～727℃的温度区间，金属镉将发生熔化现象，可设计如下过程：

2mol，Cd(s)101.325kPa，25℃

2mol，Cd(l)101.325kPa，727℃

2mol，Cd(s)101.325kPa，321℃

2mol，Cd(l)101.325kPa，321℃

S

S1

S2

S32024/4/17ΔS

=ΔS1+ΔS2+ΔS3=89.11J·K

1

2024/4/175.已知纯B(l)在100kPa下，80℃时沸腾，其摩尔汽化焓

vapHm

=30878J·mol

1。B液体的定压摩尔热容Cp

m=142

7J·K

1·mol

1。今将1mol，40kPa的B(g)在定温80℃的条件下压缩成100kPa的B(l)。然后再定压降温至60℃。求此过程的

S。设B(g)为理想气体。解：n=1molB(g)B(g)B(l)B(l)

T1=353

15KT2=T1

T3=T2

T4=333

15K

p1=40kPa

p2=100kPa

p3=p2

p4=p3

2024/4/17

S=

S1+

S2+

S3=nRln(p2/p1)+n(－

vapHm

)/T2+nCp

mln(T4/T3)={8

314ln0

4+(30878/353

15)+142

7ln(333

15/353

15)}J·K

1=－103

4J·K

12024/4/176、已知25℃液体水的饱和蒸汽压为3168Pa。试计算25℃及标准压力下的过冷水蒸气变成同温同压的液体水的ΔG，判断过程是否自发。【解】：过程如下2024/4/17ΔG=ΔG1+ΔG2+ΔG3ΔG1=nRTln=-8585JΔG2=0ΔG3=

=Vm,(l)(P2-P1)

=J2024/4/17

ΔG=ΔG1+ΔG2+ΔG3

=-8585+0+1.77=-8583J定温定压下∵ΔG=-8583J<0

∴25℃及pØ下，1mol水蒸气变成水的过程是自发的。2024/4/177.

苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为30

75kJ·mol

1。今将353K，101

325kPa下的1mol液态苯向真空等温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。（1）求此过程的Q，W，

U，

H，

S，

A和

G；（2）判断此过程是否为不可逆过程。2024/4/17

解：(1)定温可逆相变与向真空蒸发(不可逆相变)的终态相同，故两种变化途径的状态函数变化相等，即：

G=

G’=0

H=

H’=1mol×30.75kJ·mol=30.75kJ

S=

S’==87.11J·K

1

U=

U’=

H’－p

V=

H’－nRT

=30.75kJ－1mol×8.314J·K

1·mol

1×353K=27.82kJ

A=

U－T

S=27.82－353×87.11×10

3=－2.93kJ向真空蒸发，pex=0，故W=0因

U=Q+W

所以Q=

U=27

82kJ（2）由（1）的计算结果可知，

Fr

<W，故过程不可逆。2024/4/178、300K时，1mol理想气体由106Pa定温膨胀至105Pa,计算过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。解：理想气体U和H都只是温度的函数，所以等温膨胀过程ΔU=0ΔH=0ΔS=Rln2024/4/17

2024/4/17

9.

在25℃时1molO2从1000kPa自由膨胀到100kPa，求此过程的

U，

H，

S，

A，

G（设O2为理想气体）。解：

U=0，

H=0，2024/4/17

10.4mol某理想气体，其CV

m=2

5R，由600K，100kPa的始态，经绝热、反抗压力恒定为600kPa的环境压力膨胀至平衡态之后，再定压加热到600K的终态。试求整个过程的

S，

A及

G各为若干？解：因T3=T1=600K，故

S=

nRln(p1/p2)=4

8

314ln(1000/600)=16

988J·K

1

U=0

H=0