第三章 热力学第二定律自测题

第三章 热力学第二定律自测题

一、选择题

1．理想气体与温度为T 的大热源接触做等温膨胀，吸热Q ，所做的功是变到相同终态的最大功的20%，，则系统的熵变为（ ）。 （a ）T

Q

（b ）0 （c ）

T Q 5 （d ）T

Q - 2．系统经历一个不可逆循环后（ ）。

（a ）系统的熵增加 （b ）系统吸热大于对外做功 （c ）环境的熵一定增加 （d ）环境热力学能减少 3．室温下对一定量的纯物而言，当W f =0时，V

T A ⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂值为（ ）

。 （a ）>0 （b ）<0 （c ）0 （d ）无定值 4．B

B n S n T p H p G ,,⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂，该式使用条件为（ ）。 （a ）等温过程 （b ）等熵过程

（c ）等温、等熵过程 （d ）任何热力学平衡系统

5．某化学反应若在300K ，101325Pa 下在试管中进行时放热6⨯104 J ，若在相同条件下通过可逆电池进行反应，则吸热6⨯103 J ，该化学反应的熵变∆S 系为（ ）。

（a ）-200J ·K -1 （b ）200J ·K -1 （c ）-20J ·K -1 （d ）20J ·K -1

6．题5中，反应在试管中进行时，其环境的∆S 环为（ ）。 （a ）200J ·K -1 （b ）-200J ·K -1

（c ）-180J ·K -1 （d ）180J ·K -1

7．在题5中，该反应系统可能做的最大非膨胀功为（ ）。 （a ）66000J （b ）-66000J （c ）54000J （d ）-54000J 8．在383K ，101325Pa 下，1mol 过热水蒸气凝聚成水，则系统、环境及总的熵变为（ ）。 （a ）∆S 系 <0，∆S 环 <0，∆S 总 <0 （b ）∆S 系 <0，∆S 环 >0，∆S 总 >0 （c ）∆S 系 >0，∆S 环 >0，∆S 总 >0 （d ）∆S 系 <0，∆S 环 >0，∆S 总 <0 9．1mol van der waals 气体的T

V S ⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂应等于（ ）

。 （a ）

b V R m - （b ）m V R （

c ）0 （

d ）b

V R

m -- 10．可逆机的效率最高，在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车，其速度将（ ）。

（a ）最快 （b ）最慢 （c ）中等 （d ）不确定 11．水处于图中A 点所指状态，则C p 与C V

（a ）C p > C V （b ）C p < C V （c ）C p = C V （d ）无法比较

12．在纯物的S -T 图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= x 和p

T S ⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂= y ，则在该点两曲线的斜率关系为（ ）。

（a ）x < y （b ）x = y

V

（c ）x > y （d ）无确定关系

13．热力学基本式d G =－S d T + V d p 可适用的过程是（ ）。 （a ）298K ，101325Pa 的水蒸发过程 （b ）理想气体真空膨胀 （c ）电解水制取氢 （d ）N 2+3H 2==2NH 3未达平衡

14．某气体状态方程为p = f (V )·T ，f (V )仅表示体积的函数，问在恒温下该气体的熵是随体积V 的增加而（ ）。

（a ）增加 （b ）下降 （c ）不变 （d ）不确定

15．从热力学基本关系式得知 等于( )。

（a ） （b ） （c ） （d ）

二、填空题

1．在恒熵、恒容、不做非膨胀功的封闭系统中，当热力学函数 到达最 值的状态为平衡状态。

2．1mol 单原子理想气体从p 1，T 1，V 1等容冷却到p 2，T 2，V 1，则该过程的∆U 0，∆S 0，W 0（填“>”，“<”，“=”，）。 3．298K 气相反应CO(g)+1/2O 2(g)==CO 2(g)，该反应的∆G ∆A ，∆U ∆H （填“>”，“<”，“=”）。 4．实际气体的节流膨胀∆S = 。

5．理想气体在273K 及2⨯p θ下，分别按下列两种方式膨胀：（a ）恒温可逆；（b ）绝热可逆。试将上述两个过程中热力学变化量的大小用

T V A )/(∂∂(/)p G T ∂∂(/)S H T ∂∂(/)S U V ∂∂(/)p H S ∂∂

“+”，“-”，“0”表示，“×”表示无法判断，填入下表。

6．服从p (V m －b )=RT 状态方程的实际气体经节流膨胀后温度将 。

三、证明题

证明：范德华气体，状态方程RT b V V a

p m m

=-+))((2绝热向真空膨胀后，气体的温度降低。

四、计算题

1．一可逆机，在三个热源间工作，当热机从热源T 1吸热1200J 做功200J 时，求：

（1）其他两个热源与热机交换的热量，指出热机是吸热还是放热。 （2） 各热源的熵变和总熵变。已知各热源的温度分别为400K ，300K ，200K 。

2．取273.15K, 3×101.325kPa 的氧气10L ，反抗恒外压101.325kPa 进行绝热不可逆膨胀，求该过程的Q ，W ，∆U ，∆H ，∆S ，∆G ，∆A 。 已知氧气在298K 时的规定熵为205 J ·K -1·mol -1。

3．某实际气体的状态方程为pV =nRT +αp +βp 2，式中α，β为常数，在等温下将物质的量为n 的气体从p 1压缩到p 2，试计算该气体的∆A 和∆G 。

4．1摩尔水在373K, p θ时等温向真空容器蒸发,使终态压力为0.5⨯ p θ,已知水在p θ下的汽化热为40.66kJ ⋅mol -1,求该过程的∆U , ∆H , ∆S , ∆A ,