第3章 热力学第二定律自我测试题

(A)dS=δQ/T环必为可逆过程或处于平衡状态；
(B)dS＞δQ/T环必为不可逆过程；
(C)dS＞δQ/T环必为自发过程；
(D)dS＜δQ/T环违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。
4．下列计算熵变公式中，哪个是错误的：
(A)水在25℃、p下蒸发为水蒸气：∆S = (∆H - ∆G)/T；
(B) 想气体从始态100K，75dm3，先恒温可逆压缩使体积缩小至50dm3，再恒压加热至100dm3。求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
11、5mol单原子理想气体从始态300K，50kPa，先绝热可逆压缩至100kPa，再恒压冷却使体积缩小至85dm3，求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
第三章热力学第二定律练习题
一、判断题（说法正确否）：
1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
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。
5．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
12、始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。求过程的W，△U，△H及△S。
答：W=△U=－2.395kJ；△H=－3.991kJ；△S=10.73J·K-1
13、组成为y(B)=0.6的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10mol，从始态T1=300K，p1=50kPa，绝热可逆压缩至p2=50kPa的平衡态。求过程的W，△U，△H，△S(A)，△S(B)。
14、常压下将100g，27℃的水与200g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变△S。已知水的比定压热容Cp=4.184J·g-1·K-1。
15、甲醇（CH3OH）在101.325kPa下的沸点（正常沸点）为64.65℃，在此条件下的摩尔蒸发焓 =35.32 kJ·mol-1。求在上述温度、压力条件下，1kg液态甲醇全部成为甲醇蒸气时的Q，W，△U，△H，△S。
(C) 环境的熵变：∆S = - Q体/T；
(D)在等温等压下，可逆电池反应：∆S=∆H/T。
5．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变∆S= l0 J·K-1，
若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/10，该变化中从热源吸热多少？
(A) 5000 J；(B) 500 J；(C) 50 J；(D) 100 J。
12．当系统向环境传热时(Q< 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变∆S=∆H/T>0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．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。
（3）向真空自由膨胀至原体积的2倍。
8、2mol双原子理想气体从始态300K，50dm3，先恒容加热至400K，再恒压加热至体积增大到100dm3，求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
9、4mol单原子理想气体从始态750K，150kPa，先恒容冷却使压力降至50kPa，再恒温可逆压缩至100kPa。求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
（1）可逆热机效率η=0.5；
（2）不可逆热机效率η=0.45；
（3）不可逆热机效率η=0.4。
4、已知水的比定压热容cp=4.184J·g-1·K-1。今有1kg，10℃的水经下述三种不同过程加热成100℃的水，求各过程的 ， 及 。
（1）系统与100℃热源接触；
（2）系统先与55℃热源接触至热平衡，再与100℃热源接触；
（2）当向低温热源放热－Q2=100kJ时，系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功－W。
2、高温热源温度T1=600K，低温热源温度T2=300K。今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的△S。
3、不同的热机工作于T1=600K的高温热源及T2=300K的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热Q1=300kJ时，两热源的总熵变△S。
（3）系统先后与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃热源接触。
5、已知氮（N2，g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为
J·mol-1·K-1
将始态为300K，100kPa下1mol的N2（g）置于1000K的热源中，求下列二过程（1）经恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的Q，△S及 。
6、始态为T1=300K，p1=200kPa的某双原子理想气体1mol，经下列不同途径变化到T2=300K，p2=100kPa的末态。求各步骤及途径的Q，△S。
11．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。
12．某体系等压过程A→B的焓变∆H与温度T无关，则该过程的：
(A)∆U与温度无关；(B)∆S与温度无关；
(C)∆F与温度无关；(D)∆G与温度无关。
13．等温下，一个反应aA +bB =dD +eE的∆rCp= 0，那么：
绝热可逆途径来计算。
6．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。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中∆S= 0，不可逆过程中∆S> 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U= 0，所以吸的热全部转化为功，
这与热力学第二定律矛盾吗?
10．自发过程的熵变∆S> 0。
11．相变过程的熵变可由∆S=∆H/T计算。
19．实际气体节流膨胀后，其熵变为：
(A)∆S= nRln(V2/V1)；(B)∆S=∫(V/T)dp；
(C)∆S=∫(Cp/T)dT；(D)∆S= (Cv/T)dT。
20．一个已充电的蓄电池以1.8 V输出电压放电后，用2.2 V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；
(A)∆H与T无关，∆S与T无关，∆G与T无关；
(B)∆H与T无关，∆S与T无关，∆G与T有关；
(C)∆H与T无关，∆S与T有关，∆G与T有关；
(D)∆H与T无关，∆S与T有关，∆G与T无关。
14．下列过程中∆S为负值的是哪一个：
(A)液态溴蒸发成气态溴；
(B)SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l)；
(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。
21．下列过程满足∆S> 0, Q /T环=0的是：
(A)恒温恒压(273 K，101325 Pa)下，1mol的冰在空气升华为水蒸气；
(B)氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀；
(C)电解水生成H2和O2；
(D)公路上撤盐使冰融化。
15．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S(g)>S(l)>S(s)；
(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。
16．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，
(C)理想气体自由膨胀；
(D)绝热条件下化学反应。
22．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。
23．在-10℃、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中， 下列哪个公式可以适用：
16、将装有0.1mol乙醚(C2H5)2O（1）的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51℃的恒温槽中恒温，35.51℃为在101.325kPa下乙醚的沸点。已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓 =25.104 kJ·mol-1。今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发至平衡态。求：
（1）恒温可逆膨胀；
（2）先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。
（3）先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。
7、1mol理想气体在T=300K下，从始态100kPa经下列各过程，求Q，△S及 。
（1）可逆膨胀到末态压力50kPa；
（2）反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀至平衡态；
二、单选题：
1．∆S=∆H/T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。
2．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。
3．对于克劳修斯不等式dS≥δQ/T环，判断不正确的是：
6．1mol双原子理想气体的(∂H/∂T)v是：
(A) 1.5R；(B) 2.5R；(C)3.5R；(D) 2R。
7．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。
(A)∆U=T∆S；（B）∆S= (∆H-∆G)/T；
(C)∆H=T∆S+V∆p；(D)∆GT,p= 0。