第三章热力学第二定律(总复习题含答案)
热 力 学 第 二 定 律 复习题
热力学第二定律复习题1. 对于克劳修斯不等式, 判断不正确的是: 参考答案: C(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) 违反卡诺原理和热力学第二定律2．理想气体绝热向真空膨胀，则：( ) 参考答案: B(A) ΔS = 0 ， W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0(C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG =03．熵变ΔS是： (1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数以上说法正确的是：参考答案: C(A) 1,2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 44. 计算熵变的公式适用于下列哪个过程 : ( ) 参考答案: B理想气体的简单状态变化无体积功的的封闭体系的简单状态变化过程理想气体的任意变化过程封闭体系的任意变化过程5．理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：参考答案: B(A) 可以从同一始态出发达到同一终态(B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定6．在标准压力，273.15 K下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？参考答案: D(A) ΔU (B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG7．水在 100℃，标准压力下沸腾时，下列各量何者增加？参考答案: A(A) 熵(B) 汽化热(C) 吉布斯自由能(D) 蒸气压8. 某体系等压过程 A -- B 的焓变ΔH 与温度T 无关，则该过程 : ( ) 参考答案: B(A) ΔU 与温度无关(B) ΔS 与温度无关(C) ΔA 与温度无关(D) ΔG 与温度无关9．在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正确的是：参考答案: C(A) ΔU = 0 (B) ΔF = 0(C) ΔS = 0 (D) ΔG = 010．在 270 K,101.325 kPa 下，1 mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为：参考答案: B(A) ΔS(体系)< 0 ，ΔS(环境)< 0 (B) ΔS(体系)< 0 ，ΔS(环境)> 0(C) ΔS(体系)> 0 ，ΔS(环境)< 0 (D) ΔS(体系)> 0 ，ΔS(环境)> 011．理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变ΔS(体)及环境熵变ΔS(环)应为：参考答案: B(A) ΔS(体)> 0 , ΔS(环)< 0 (B)ΔS(体)< 0 , ΔS(环)> 0(C) ΔS(体)> 0 , ΔS(环)= 0 (D)ΔS(体)< 0 , ΔS(环)= 012．一个由气相变为凝聚相的化学反应，在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确的?参考答案: B(A) ΔS(体)>0, ΔS(环)<0 (B) ΔS(体)<0, ΔS(环)>0(C) ΔS(体)<0, ΔS(环)=0 (D) ΔS(体)>0, ΔS(环)=013. 下列过程中ΔS 与负值的是哪一个 : ( ) 参考答案: B液态溴蒸发成气态溴SnO2 (s)+2H(g)=Sn(s)+2H2O(1)电解水生成 H2 和 O2公路上撒盐使冰融化14．在一简单的(单组分,单相,各向同性)封闭体系中,恒压只做膨胀功的条件下,吉布斯自由能值随温度升高如何变化? 参考答案: B(A) (∂G/∂T)p> 0 (B) (∂G/∂T)p< 0(/(C) (∂G/∂T)p= 0 (D) 视具体体系而定15. 一个已充电的蓄电池以 1.8V 输出电压放电后 , 用 2.2V 电压充电使其恢复原状 , 总的过程热力学量变化是:参考答案: D(A) Q <0, W >0, ΔS >0, ΔG <0 (B) Q <0, W >0, ΔS <0, ΔG <0(C) Q >0, W >0, ΔS =0, ΔG =0 (D) Q <0, W >0, ΔS =0, ΔG =016. 吉布斯自由能的含义应该是 : ( ) 参考答案: D是体系能对外做非体积功的能量是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量是在恒温恒压条件下体系能对外做非体积功的能量按定义理解G=H-TS17．下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式? 参考答案: A(A) (∂T/∂V)s=(∂T/∂V)p (B) (∂T/∂V)s=(∂T/∂V)p(C) (∂T/∂V)T=(∂T/∂V)v (D) (∂T/∂V)T= -(∂T/∂V)p18．下列各式中哪个是化学势？参考答案: D(A) (∂H/∂n(B))T,S, (B) (∂F/∂n(B))T,p,(C) (∂G/∂n(B))T,V, (D) (∂U/∂n(B))S,V,19． 298 K，标准压力下，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为 2 dm3（溶有 0.5 mol 萘），第二瓶为 1 dm3（溶有 0.25 mol 萘），若以μ1，μ2分别表示两瓶中萘的化学势，则：参考答案: C(A)μ1= 10μ2(B)μ2= 2μ2(C) μ1 = μ2(D) μ1= 0.5μ220．重结晶制取纯盐的过程中，析出的 NaCl 固体的化学势与母液中 NaCl 的化学势比较，高低如何？参考答案: C(A) 高(B) 低(C) 相等(D) 不可比较21．热力学第三定律可以表示为：参考答案: B(A) 在0 K时,任何晶体的熵等于零(B) 在0 K时,任何完整晶体的熵等于零(C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零(D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零22．下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH 相变/T 相变 (2) 体系经历一自发过程总有 ΔS > 0 (3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零 两者都不正确者为： 参考答案: C(A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3)(D) (1)，(4)23． 在绝热条件下，用大于气筒内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为： 参考答案: A(A) 大于零(B) 等于零(C) 小于零(D) 不能确定24． 在263 K 的过冷水凝结成263 K 的冰,则： 参考答案: A(A) ΔS<0(B) ΔS>0(C) ΔS=0(D) 无法确定25． 在标准压力和268.15 K 下,冰变为水,体系的熵变ΔS 体应： 参考答案: A(A) 大于零(B) 小于零 (C) 等于零(D) 无法确定26 ． 1mol 范德华气体的T S V ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭应等于 : ( ) 参考答案: A （A ）R V b -（B ）R V（C ）0 （D ）－RV b -27． 对于吉布斯－杜亥姆公式，下列叙述不正确的是：（ ）参考答案: C(D) (B)(C)(D) 表明各物质偏摩尔之间的关系28．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：参考答案: C(A) ΔS > 0，ΔH > 0 ；(B) ΔS > 0，ΔH < 0 ； (C) ΔS < 0，ΔH > 0 ；(D) ΔS < 0，ΔH < 0 。
第三章热力学第二定律 复习题
第三章 热力学第二定律一、选择题1、恒温恒压可逆相变过程中等于零的量是:A.U ∆；B.H ∆；C.G ∆；D.S ∆。
2、根据熵增大原理：A.隔离系统的熵永不减小；B.绝热系统的熵永不减小；C.系统和环境的熵的和永不减小； D 以上三者都对。
3、纯物质由液态蒸发为气态后其标准摩尔熵：A.增大；B.减小；C.不变；D.因物质种类不知所以不能确定。
4、理想气体的物质的量为n ，从始态A （P 1,V 1,T 1）变到末态B （P 2,V 2,T 2），其熵变的计算公式可用：（ ）A. ΔS = nRln(P 1/P 2) +⎰21T T p )T /dT C ( B. ΔS = nRln(P 1/P 2)－⎰21T T p )T /dT C ( C. ΔS = nRln(V 1/V 2)+ ⎰21T T p )T /dT C ( D. ΔS = nRln(V 1/V 2)－⎰21T T p )T /dT C ( 5、在标准压力P θ下，383.15K 的水变为同温下的蒸汽，吸热Q p 。
对于该相变过程，以下哪个关系式不能成立？（ ）A ΔG <0B ΔH=Q pC ΔS 隔离<0D ΔS 隔离>06、ΔG =0 的过程应满足的条件是(A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程(B) 等温等压且非体积功为零的过程(C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程7、在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵（A ）不变 (B) 可能增大或减小 (C) 总是减小 (D)总是增大8、关于吉布斯函数G , 下面的说法中不正确的是(A) ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立(B) 在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小(C) 在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生(D) 在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生9、关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的(A) 热不能自动从低温流向高温(B) 不可能从单一热源吸热做功而无其它变化(C) 第二类永动机是造不成的(D) 热不可能全部转化为功10、关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是(A) 该方程仅适用于液-气平衡(B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡(C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积(D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体11、关于熵的说法正确的是(A) 每单位温度的改变所交换的热为熵(B) 可逆过程熵变为零(C) 不可逆过程熵将增加(D) 熵与系统的微观状态数有关12、氢气进行不可逆循环(A)ΔU＞0 (B) ΔS＝0 (C) ΔS＞0 (D) ΔS＜013、下述过程，体系的ΔG何者为零？(A) 理想气体的等温膨胀(B) 孤立体系的任意过程(C) 在100℃,101325Pa下1mol水蒸发成水汽(D) 绝热可逆过程14、关于熵的性质, 下面的说法中不正确的是(A) 环境的熵变与过程有关(B) 某些自发过程中可以为系统创造出熵(C) 熵变等于过程的热温商(D) 系统的熵等于系统内各部分熵之和15、根据热力学第一定律，在一循环过程中（）(A) 功与热可以完全相互转换(B) 功与热都不能完全相互转换(C) 功可以完全转变为热，热不能完全转变为功(D) 功不能完全转变为热，热可以完全转变为功16、在下列过程中, ΔG＝ΔA的是(A) 液体等温蒸发(B) 气体绝热可逆膨胀(C) 理想气体在等温下混合(D) 等温等压下的化学反应17、在绝热恒容的系统中，H2和Cl2反应化合成HCl。
物理化学-课后答案-热力学第二定律
物理化学-课后答案-热力学第二定律-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第三章 热力学第二定律【复习题】【1】指出下列公式的适用范围。
（1）min ln BB BS Rnx ∆=-∑;（2）12222111lnln ln ln P v p T V T S nR C nR C p T V T ∆=+=+; （3）dU TdS pdV =-； （4）G Vdp ∆=⎰（5）,,S A G ∆∆∆作为判据时必须满足的条件。
【解】 （1）封闭体系平衡态，理想气体的等温混合，混合前后每种气体单独存在时的压力都相等，且等于混合后气体的总压力。
（2）非等温过程中熵的变化过程，对一定量的理想气体由状态A （P 1、V 1、T 1）改变到状态A （P 2、V 2、T 2）时，可由两种可逆过程的加和而求得。
（3）均相单组分（或组成一定的多组分）封闭体系，非体积功为0的任何过程；或组成可变的多相多组分封闭体系，非体积功为0的可逆过程。
（4）非体积功为0，组成不变的均相封闭体系的等温过程。
（5）S ∆：封闭体系的绝热过程，可判定过程的可逆与否； 隔离体系，可判定过程的自发与平衡。
A ∆：封闭体系非体积功为0的等温等容过程，可判断过程的平衡与否； G ∆：封闭体系非体积功为0的等温等压过程，可判断过程的平衡与否；【2】判断下列说法是否正确，并说明原因。
（1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的； （2）凡熵增加过程都是自发过程； （3）不可逆过程的熵永不减少；（4）系统达平衡时，熵值最大，Gibbs 自由能最小；（5）当某系统的热力学能和体积恒定时，S ∆<0的过程不可能发生；（6）某系统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态，先在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆过程；（7）在一个绝热系统中，发生了一个不可逆过程，系统从状态1变到了状态2，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了；（8）理想气体的等温膨胀过程，0U ∆=，系统所吸的热全部变成了功，这与Kelvin 的说法不符；（9）冷冻机可以从低温热源吸热放给高温热源，这与Clausius 的说法不符； （10）p C 恒大于V C 。
热力学第二定律复习题及解答
第三章 热力学第二定律一、思考题1. 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。
2. 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。
Claususe 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。
3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。
等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。
4. 某系统从始态出发，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，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。
5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？ 答： 说法正确。
根据Claususe 不等式TQS d d ≥，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。
6. 相变过程的熵变可以用公式H ST∆∆=来计算，这种说法对吗？答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式THS ∆=∆来计算。
7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C ?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,m p C 等于,m V C 。
8. 将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。
已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K ：9. 下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 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； （3）水在冰点结成冰；（4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H 2（g ）和O 2（g ）在绝热钢瓶中生成水；（6）等温等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达到平衡：H 2（g ）+ Cl 2（g ）（g ）答： （1）0Q WU H ==∆=∆=（2）0, R Q S U W =∆=∆= （3）e 0, , P G H Q A W ∆=∆=∆= （4）e 0, =, U H Q W G A ∆=∆=-∆=∆ （5）e = 0V U Q W ∆==（6）0=W，H U Q ∆=∆=，0=∆=∆G A10. 298 K 时，一个箱子的一边是1 mol N 2 (100 kPa)，另一边是2 mol N 2 (200 kPa )，中间用隔板分开。
第三章热力学第二定律
第三章 热力学第二定律自测题㈠ 填空题1.在高温热源T 1和低温热源T 2之间的卡诺循环, 其热温熵之和()1212Q Q T T +=。
循环过程的热级效率()η=。
2.任一不可逆循环过程的热温熵之和,可以表示为()0Q T δ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰ 不可逆。
3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的()sys 0S ∆；()amb0S ∆。
4.系统经可逆循环后,S ∆（ ）0, 经不可逆循环后S ∆（ ）。
（填>,=,<）。
5.某一系统在与环境300K 大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ 的功,则系统与环境交换的热()Q =；()sys S ∆=；()amb S ∆=6.下列过程的△U 、△H 、△S 、△G 何者为零⑴ 理想气体自由膨胀（ ）；⑵ H 2（g ）和Cl 2（g ）在绝热的刚性容器中反应生成HCl （g ）的过程( )；⑶ 在0 ℃、101.325 kPa 下水结成冰的相变过程（ ）。
⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。
⑸ 实际气体节流膨胀过程（ ）。
7.一定量理想气体与300K 大热源接触做等温膨胀,吸热Q =600kJ,对外所做功为可逆功的40%,则系统的熵变()S ∆=。
8. 1 mol O 2(p 1,V 1,T 1)和1 mol N 2(p 1,V 1,T 1)混合后，总压为2 p 1，总体积为V 1，温度为T 1，此过程的△S （ ）0（填＞，＜或＝，O 2和N 2均可看作理想气体）。
9.热力学第三定律用公式表示为：()()*m S =。
10. 根据 d G =－S d T+V d p 可知任一化学反应的（1）r m ΔT G p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭（ ）； （2）r m ΔP G T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）；（3）r m ΔPV T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）。
11.某理想气体在500 K 、100 kPa 时,其m T S p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ( )（要求填入具体数值和单位）。
第三章 热力学第二定律
第三章热力学第二定律一、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，而所做的功是变到相同终态最大功的20%，则体系的熵变为（）A.ΔS = 5Q /TB.ΔS = Q /TCΔS= Q/5T D.ΔS =T/Q A2.下列过程哪一种是等熵过程（）A. 1mol 某液体在正常沸点下发生相变B. 1mol 氢气经一恒温可逆过程C. 1mol 氮气经一绝热可逆膨胀或压缩过程D. 1mol 氧气经一恒温不可逆过程C3.d G = −S d T+V d p 适用的条件是（）A.只做膨胀功的单组分,单相体系B. 理想气体C. 定温、定压D. 封闭体系 A 4．熵变△S 是(1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和(3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数以上正确的是：（）A.1,2B. 2,3C. 2D.4 C 5．体系经历一个不可逆循环后（）A.体系的熵增加B.体系吸热大于对外做功C.环境的熵一定增加 C环境内能减少 C 6．理想气体在绝热可逆膨胀中，对体系的ΔH 和ΔS 下列表示正确的是（）A. ΔH > 0, ΔS > 0 B. ΔH = 0, ΔS = 0C. ΔH < 0, ΔS = 0D.ΔH < 0, ΔS < 0 B7.非理想气体绝热可逆压缩过程的△S（）A.=0B.>0C.<0D.不能确定 A8.一定条件下，一定量的纯铁与碳钢相比，其熵值是（）A.S（纯铁）>S（碳钢）B.S（纯铁）<S（碳钢）C.S（纯铁）=S（碳钢）D.不能确定 B9. n mol 某理想气体在恒容下由T1加热到T2，其熵变为△S1，相同量的该气体在恒压下由T1 加热到T2，其熵变为△S2,则△S1与△S2的关系（）A.△S1 >△S2B. △S1= △S2C. △S1< △S2D. △S1= △S2= 0 C10.理想气体绝热向真空膨胀，则：（）A.△S = 0， W = 0B.△H = 0，△U = 0C.△G = 0，△H = 0D.△U = 0，△G = 0 B11.系统经历一个不可逆循环后：（）A.系统的熵增加B.系统吸热大于对外作的功C.环境的熵一定增加D.环境的内能减少 C12.下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，系统的熵变△S =△H 相变/T 相变(2) 系统经历一自发过程总有d S > 0(3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向(4) 在绝热可逆过程中，系统的熵变为零两者都不正确者为：（）A.(1)、(2)B.(3)、(4)C.(2)、(3)D.(1)、(4) C13.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：（）A.可以从同一始态出发达到同一终态B.不可以达到同一终态C.不能断定A、B 中哪一种正确D.可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 B14.恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？（）A.△UB.△HC.△SD.△G C15.在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为：（）A.大于零B.等于零C.小于零D.不能确定 A16.在绝热恒容的反应器中，H2和Cl2化合成HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？（）A.△rUmB.△rHmC.△rSmD.△rGm A二、填空题1.标准压力、273.15K 时,水凝结为冰，可以判断系统的下列热力学量△G= 。
第三章 热力学第二定律
第三章 热力学第二定律【复习题】【1】指出下列公式的适用范围。
（1）min ln BB BS Rnx ∆=-∑;（2）12222111lnln ln ln P v p T V T S nR C nR C p T V T ∆=+=+; （3）dU TdS pdV =-； （4）G Vdp ∆=⎰（5）,,S A G ∆∆∆作为判据时必须满足的条件。
【解】 （1）封闭体系平衡态，理想气体的等温混合，混合前后每种气体单独存在时的压力都相等，且等于混合后气体的总压力。
（2）非等温过程中熵的变化过程，对一定量的理想气体由状态A （P 1、V 1、T 1）改变到状态A （P 2、V 2、T 2）时，可由两种可逆过程的加和而求得。
（3）均相单组分（或组成一定的多组分）封闭体系，非体积功为0的任何过程；或组成可变的多相多组分封闭体系，非体积功为0的可逆过程。
（4）非体积功为0，组成不变的均相封闭体系的等温过程。
（5）S ∆：封闭体系的绝热过程，可判定过程的可逆与否； 隔离体系，可判定过程的自发与平衡。
A ∆：封闭体系非体积功为0的等温等容过程，可判断过程的平衡与否； G ∆：封闭体系非体积功为0的等温等压过程，可判断过程的平衡与否；【2】判断下列说法是否正确，并说明原因。
（1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的； （2）凡熵增加过程都是自发过程； （3）不可逆过程的熵永不减少；（4）系统达平衡时，熵值最大，Gibbs 自由能最小；（5）当某系统的热力学能和体积恒定时，S ∆<0的过程不可能发生；（6）某系统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态，先在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆过程；（7）在一个绝热系统中，发生了一个不可逆过程，系统从状态1变到了状态2，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了；（8）理想气体的等温膨胀过程，0U ∆=，系统所吸的热全部变成了功，这与Kelvin 的说法不符；（9）冷冻机可以从低温热源吸热放给高温热源，这与Clausius 的说法不符； （10）p C 恒大于V C 。
第三章 热力学第二定律 题
第三章热力学第二定律题第三章热力学第二定律--题1.1mol单原子理想气体的初始状态为273k，P。
在恒温条件下压力加倍，其Q、Wδu、δh、δs、δg、δa（已知273k和P下气体的摩尔熵为100jk-1mol-1）2、1mol理想气体从300k，100kpa下等压加热到600k，求此过程的q、w、δu、δh、δs、δa、δg。
已知此理想气体300k时的sm?=150.0jk－1mol－1，cp,m=30.0jk－1mol－1。
3.1mol理想气体的初始状态为27℃、1MPa，使其在0.2MPa的恒定外压下膨胀至原始体积的5倍，压力与外压相同。
试着计算Q、Wδu、δh、δs、δa、δg。
已知理想气体的定容摩尔热容为12.471jmol-1k-14、在298.15k时，将1molo2从101.325kpa等温可逆压缩到6.0×101.325kpa，求q，w，? UHA.S系统，？这是孤立。
5、273.2ｋ、压力为500kpa的某理想气体2dm3，在外压为100kpa下等温膨胀，直到气体的压力也等于100kpa为止。
求过程中的q、w、δu、δh、δs、δa、δg。
6.2mol双原子理想气体的初始状态为298K，P？经过一个定容可逆过程，直到压力增加一倍，尝试计算Q，Wδu，δh，δs，δa，δg。
已知298K，P？气体的摩尔熵为100jk-1mol-1。
7、3mol双原子理想气体从始态100kpa，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，δu，δh及δs。
8.5mol理想气体（CPM=29.10jk-1mol-1），从400k、200KPa恒压冷却初始状态到300K，Q、Wδu、δh、δs、δa、δg9、在下列情况下，1mol理想气体在27℃定温膨胀，从50dm3至100dm3，求过程的q、w、δu、δh、δs。
（1）可逆膨胀；（2）膨胀过程中所做的功等于最大功的50%；（3）膨胀到真空中。
第三章 热力学第二定律复习题及解答
第三章 热力学第二定律一、思考题1. 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。
2. 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。
Claususe 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。
3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。
等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。
4. 某系统从始态出发，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，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。
5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？ 答： 说法正确。
根据Claususe 不等式TQS d d ≥，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。
6. 相变过程的熵变可以用公式H ST∆∆=来计算，这种说法对吗？答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式THS ∆=∆来计算。
7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C ?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,m p C 等于,m V C 。
8. 将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。
已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K ：9. 下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 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； （3）水在冰点结成冰； （4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H 2（g ）和O 2（g ）在绝热钢瓶中生成水；（6）等温等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达到平衡：H 2（g ）+ Cl 2（g ）（g ）答： （1）0Q WU H ==∆=∆=（2）0, R Q S U W=∆=∆=（3）e 0, , P G H Q A W ∆=∆=∆= （4）e 0, =, U H Q W G A ∆=∆=-∆=∆ （5）e = 0V U Q W ∆==（6）0=W，H U Q ∆=∆=，0=∆=∆G A10. 298 K 时，一个箱子的一边是1 mol N 2 (100 kPa)，另一边是2 mol N 2 (200 kPa )，中间用隔板分开。
第三章 热力学第二定律-练习
第三章热力学第二定律一、判断说明题：1. 什么是自发过程？实际过程一定是自发过程？答：体系不需要外界对其作非体积功就可能发生的过程叫自发性过程，或者体系在理论上或实际上能向外界做非体积功的过程叫自发过程。
实际过程不一定是自发性过程，如电解水就是不具有自发性的过程。
2. 为什么热力学第二定律也可表达为：“一切实际过程都是热力学不可逆的”？答：热力学第二定律的经典表述法，实际上涉及的是热与功转化的实际过程的不可逆性。
导使过程的不可逆性都相互关联，如果功与热的转化过程是可逆的，那么所有的实际过程发生后都不会留下痕迹，那也成为可逆的了，这样便推翻了热力学第二定律，也否定了热功转化的不可逆性，则“实际过程都是不可逆的”也不成立。
因而可用“一切实际过程都是不可逆的”来表述热力学第二定律。
3. 可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么? 不可过程的热温商与熵变是否相等？答：可逆过程的热温商即等于熵变。
即ΔS＝Q R/T(或ΔS＝∫δQ R /T )。
不可逆过程热温商与熵变不等，其原因在于可逆过程的 Q R 大于 Q Ir ，问题实质是不可逆过程熵变由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。
因此，不可逆过程熵变大于热温商。
由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定, 则ΔS 值是一定的。
4. 为什么说ΔS A →B －∑B A δQ /T ≥0，式是过程方向的共同判据? 为什么说它也是过程不可逆程度的判据?答：ΔS A →B －∑A B δQ /T ≥0，由于实际过程是不可逆的，该式指出了实际过程只能沿ΔS A →B －∑B A δQ /T 大于零的方向进行；而 ΔS A →B －∑A B δQ /T 小于零的过程是不可能发生的。
因而(2-11)式可作为过程方向的共同判据。
但不是自发过程方向的判据．(ΔS-∑δQ /T ) 的差值越大则实际过程的不可逆程度越大，因此又是不可逆程度的判据。
【复习题】热力学第二定律复习题
【关键字】复习题热力学第二定律一、选择题1．体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？（a）体系本身没有任何变化（b）再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化（c）体系复原了，但环境并未复原（d）体系和环境都没有任何变化(答案) d （什么叫卡诺循环？以理想气体为工作物质，从高温(Th)热源吸收(Qh)的热量，一部分通过理想热机用来对外做功(Wr)另一部分(Qc)的热量放给低温(Tc)热源。
这种循环称为卡诺循环。
P102）2．一卡诺热机在两个不同温热源之间运转, 当工作物质为气体时, 热机效率为42%, 若改用液体工作物质, 则其效率应当（a）减少（b）增加（c）不变（d）无法判断(答案) c (卡诺定律的推论？P10９－110)3．在pV图上，卡诺循环所包围的面积代表了(a) 循环过程的(b) 循环过程的自由能变化(c) 循环过程的熵变(d) 循环过程的焓变(答案)a4．当低温热源的温度趋近于0K时，卡诺热机的效率（a）趋近于1 （b）趋于无限大（c）趋于0 （d）大于其它可逆热机效率(答案) a (卡诺热机效率，卡诺定律？P108)( 所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率最大。
)5．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的（a）热不能自动从低温流向高温（b）不可能从单一热源吸热做功而无其它变化（c）第二类永动机是造不成的（d）热不可能全部转化为功(答案) d (P107热力学第二定律的开尔文说法和克劳修斯说法)6．关于熵的说法正确的是（a）每单位温度的改变所交换的热为熵（b）可逆过程熵变为零（c）不可逆过程熵将增加（d）熵与系统的微观状态数有关(答案) d (熵函数的定义P110－111), ,7．熵变S是：(1) 不可逆过程热温商之和(2) 可逆过程热温商之和(3) 与过程无关的状态函数(4) 与过程有关的状态函数 以上正确的是（a ） 1,2 （b ） 2,3 （c ） 2 （d ） 4(答案) b (熵函数的定义和性质P110－111)， 8．任意的可逆循环过程，体系的熵变(a)一定为零 (b)一定大于零 (c)一定为负 (d)是温度的函数 (答案) a9．封闭体系经过一循环过程后，则（a ） 体系的熵增加 （b ） U = 0（c ） Q = 0 （d ） 体系的T 、P 都不变(答案) d （什么叫过程函数，什么叫状态函数，状态函数的性质） 10．在始末态一定的热力学过程中（a ）过程热为定值 （b ）可逆热温商为定值 （c ）热容为定值 （d ）热力学能U 为定值 (答案) b11．对于不做非体积功的隔离体系，熵判据为（a ）(d S )T,U ≥0 （b ）(d S )p,U ≥0 （c ）(d S )U,p ≥0 （d ）(d S )U,V ≥0 (答案) d(熵熵判据P 11３)>0 不可逆过程dS ad 或 dS iso (=dS sys +dS sur ) =0 可逆过程或平衡状态 <0 不可能发生的过程 .11. 在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是什么？(a) 不变 (b) 可能增大或减小 (c) 总是增大 (d) 总是减小(答案) c (熵增原理P 11３－11４),A B A B i()0QST→→δ∆-≥∑在绝热条件下，趋向于平衡的过程使体系的熵增加。
第五版物理化学第三章习题答案
第三章热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源汲取的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为依据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解：（1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不行逆热机与卡诺机结合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不行逆热机作出的功－W 。
假设不行逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必定是有热量从低温热源流向高温热源，而违背势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不行逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不行逆热机从高温热源汲取的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热干脆从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种状况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不行逆热机效率。
（3）不行逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，依据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。
热力学第二定律复习题
热力学第二定律（r δ/0Q T =∑）→熵函数引出 0< (不可能发生的过程) 0= (可逆过程)0>(自发、不可逆过程)S ∆环)I R ηη≤ 不等式：)0A B iA BS →→∆≥函数G 和Helmholtz 函数A 的目的A U TS ≡-，G H TS ≡-d d d d d d d d T S p VT S V p S T p V S T V p -+---+ W ' =0，组成恒定封闭系统的 可逆和不可逆过程。
但积分时要用可逆途径的V ~p 或T ~S 间 的函数关系。
应用条件： V )S =-(∂p /∂S )V , (∂T /∂p )S =(∂V /∂S )pV )T =(∂p /∂T )V , (∂S /∂p )T =-(∂V /∂T )p应用：用易于测量的量表示不能直接测量的量，常用于热力学关系式的推导和证明<0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程)判据△A T ，V ，W ’=0判据△G T ，p ，W ’=0<0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程)基本计算公式/()/rS Q T dU W Tδδ∆==-⎰⎰, △S环=-Q体/T环△A=△U-△(TS) ，d A=-S d T-p d V△G=△H-△(TS) ，d G=-S d T-V d p不同变化过程△S、△A、△G 的计算简单pVT变化(常压下)凝聚相及实际气体恒温：△S =-Q r/T；△A T≈0 ，△G T≈V△p≈0(仅对凝聚相)△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G恒压变温21,(/)Tp mTS nC T dT∆=⎰nC p,m ln(T2/T1)C p,m=常数恒容变温21,(/)TV mTS nC T dT∆=⎰nC V,m ln(T2/T1)C V,m=常数△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G理想气体△A、△G的计算恒温:△A T=△G T=nRT ln(p2/p1)=- nRT ln(V2/V1)变温：△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS)计算△S△S=nC V,m ln(T2/T1)+nR ln(V2/V1)= nC p,m ln(T2/T1)-nR ln(p2/p1)= nC V,m ln(p2/p1)+ nC p,m ln(V2/V1)纯物质两相平衡时T~p关系g↔l或s两相平衡时T~p关系任意两相平衡T~p关系：m md/d/p T T V Hββαα=∆∆(Clapeyron方程)微分式：vap m2d lndHpT RT∆=(C-C方程)定积分式：ln(p2/p1)=-△vap H m/R(1/T2-1/T1)不定积分式：ln p=-△vap H m/RT+C恒压相变化不可逆：设计始、末态相同的可逆过程计S=△H/T；△G=0；△A≈0（凝聚态间相变）=-△n(g)RT (g↔l或s)化学变化标准摩尔生成Gibbs函数r m,BG∆定义r m B m,BBS Sν∆=∑，r m B f m,BBH Hν∆=∆∑，r m r m r mG H T S∆=∆-∆或r m B f m,BG Gν∆=∆∑G-H方程(∂△G/∂T)p=(△G-△H)/T或[∂(△G/T)/∂T]p=-△H/T2(∂△A/∂T)V=(△A-△U)/T或[∂(△A/T)/∂T]V=-△U/T2积分式：2r m0()//ln1/21/6G T T H T IR a T bT cT∆=∆+-∆-∆-∆应用：利用G-H方程的积分式，可通过已知T1时的△G(T1)或△A(T1)求T2时的△G(T2)或△A(T2)微分式热力学第三定律及其物理意义规定熵、标准摩尔熵定义任一物质标准摩尔熵的计算一、选择题1． 体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ （a ） 体系本身没有任何变化（b ） 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 （c ） 体系复原了，但环境并未复原 （d ） 体系和环境都没有任何变化(答案) d （什么叫卡诺循环？以理想气体为工作物质，从高温(T h )热源吸收(Q h )的热量，一部分通过理想热机用来对外做功(Wr )另一部分(Qc)的热量放给低温(Tc)热源。
第三章 热力学第二定律
第三章 热力学第二定律第一题 填空题1.一卡诺热机（可逆的），高温热源的温度为427K，热机效率为20%，其低温热源温度为K。
2.理想气体作卡诺循环，热源温度为127ºC，每一循环吸入热量418J，放给冷却器热量334J。
则冷却器的温度为。
3. 两条绝热线相交。
4. 一可逆卡诺热机低温热源的温度为7.00C，效率为40℅。
若要将其效率提高到50℅，则高温热源的温度需要提高几度？5. 同一理想气体的定压摩尔热容Cp大于定容摩尔热容Cv，其原因是6. 在一个孤立系统内，一切实际过程都向着的方向进行，这就是热力学第二定律的统计意义。
从宏观上说，一切与热现象有关的实际的过程都是。
7. 对于开放系统，由系统内部不可逆过程引起的熵变化称为__________；由系统与外界交换能量或物质引起的熵变化称为______________。
第二题 选择题1.不可逆过程指的是[ ]A．不能反向进行的过程。
B．系统不能回复到初始状态的过程。
C．外界有变化的过程。
D．有摩擦存在的过程或者非准静态过程。
2．在温度分别为400K和300K的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为[ ] A．25% B．50% C．75% D．91.4%3．根据热力学第二定律判断下列哪种说法是不正确的[ ]A. 热量可从高温物体传到低温物体，但不能自动从低温物体传到高温物体；B. 功可以全部变为热，但热不能全部变为功；C. 气体能够自由膨胀，但不能自由压缩；D. 气体绝热自由膨胀过程是可逆过程。
4．“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功。
”对此说法，下列评述哪种是正确的：[A、不违]反热力学第一定律，但违反热力学第二定律；B、不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律；C、不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律；D、违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。
5．一定量的理想气体，分别进行如图1所示的两个卡诺循环abcda 和'''''a d c b a 。
第三章热力学第二定律
第三章热力学第二定律第三章 热力学第二定律（一）主要公式及其适用条件1、热机效率1211211/)(/)(/T T T Q Q Q Q W -=+=-=η式中：Q 1及Q 2分别为工质在循环过程中从高温热源T 1所吸收的热量和向低温热源T 2所放出的热量，W 为在循环过程中热机对环境所作的功。
此式适用于在两个不同温度的热源之间所进行的一切可逆循环。
2、卡诺定理的重要结论⎩⎨⎧<=+不可逆循环可逆循环,0,0//2211T Q T Q不论是何种工作物质以及在循环过程中发生何种变化，在指定的高、低温热源之间，一切要逆循环的热温商之和必等于零，一切不可逆循环的热温商之和必小于零。
3、熵的定义式TQ dS /d r def ＝ 式中：r d Q 为可逆热，T 为可逆传热r d Q 时系统的温度。
此式适用于一切可逆过程熵变的计算。
4、克劳修斯不等式⎰⎩⎨⎧≥∆21)/d (可逆过程不可逆过程T Q S上式表明，可逆过程热温商的总和等于熵变，而不可逆过程热温商的总和必小于过程的熵变。
5、熵判据∆S (隔) = ∆S (系统) + ∆S (环境)⎩⎨⎧=>系统处于平衡态可逆过程能自动进行不可逆,,0,,0 此式适用于隔离系统。
只有隔离系统的总熵变才可人微言轻过程自动进行与平衡的判据。
在隔离系统一切可能自动进行的过程必然是向着熵增大的方向进行，绝不可能发生∆S （隔）<0的过程，这又被称为熵增原理。
6、熵变计算的主要公式⎰⎰⎰-=+==∆212121r d d d d d T p V H T V p U T Q S对于封闭系统，一切可逆过程的熵变计算式，皆可由上式导出。
（1）∆S = nC V ,m ln(T 2/T 1) + nR ln(V 2/V 1)= nC p,m ln(T 2/T 1) + nR ln(p 2/p 1)= nC V ,m ln(p 2/p 1) + nC p,m ln(V 2/V 1)上式适用于封闭系统、理想气体、C V ,m =常数、只有pVT 变化的一切过程。
第三章 热力学第二定律
则该机的效率η1 = 50%η =
2. 实验室中某一大恒温槽(例如油浴)的温度为 400K，室温为 300K 因恒温槽绝热不良而有 4000J 的热传给空气，计算说明这一过程是否为可逆? 解：该过程是体系放热 Q 环境吸热-Q 的过程
∆S 体系 = Q T体系 = - 4000 400 = -10 JK −1
2
1
dQ 1 = T T
∫
2
1
pdV
由理想气体状态方程 PV=nRT 得 ∆S = nR
∫
2
1
dV V = nR ln 2 > 0 是自发的 V V1
6. 1 mol 理想气体恒温下由 10dm3 反抗恒外压 Pamd = 101. 325kPa 膨胀至平衡， 其△S=2.2J/K, 求 W。 解
W = − pamb (V2 − V1 ) ∆S = nR ln V2 = 2.2，得V2 = 13dm 3 V1
∆S 环 = - Q T环 = 4000 300 = 13.33 JK −1 ∆S隔离 = ∆S 体 + ∆S 环 = 3.33 JK −1 > 0 所以该过程为不可逆过程。
3. 今有 2mol 某理想 气 体，其 Cv,m = 20.79J.K-1. mol-1 ，由 323K,100dm3 加热膨 胀 到 423K,150dm3，求系统的△S 解 根据理想气体从状态 p1,V1 ,T1 ,到终态 p2，V2，T2 的熵变公式：
热力学第二定律习题解答
1. 有一制冷机(冰箱)，其冷冻系统必须保持在 253K，而其周围的环境温度为 298K，估计周 围环境传人制冷机的热约为 104J/min，而该机的效率为可逆制冷机的 50%，试求开动这一制 冷机所需之功率
第三章习题答案
第三章热力学第二定律1、在T1=750K的高温热源与T2=300K的低温热源间工作一卡诺可逆热机,当其从高温热源Q1=250kJ时,该热机对环境所做的功W= -150 Kj，放至低温热的热Q2= -100 kJ。
2、以汞为工作物质时，可逆卡诺热机效率为以理想气体为工作物质时的100% 。
（可逆热机效率与工质无关）3、液体苯在其沸点下恒温蒸发，则此过程的△U 大于零；△H 大于零；△S 大于零；△G 等于零。
4、将1mol 温度为100℃、压力为101.325kPa的液体水投入一密封真空容器中，并刚好完全蒸发为同温同压的水蒸气，则此过程的△H 大于零；△S 大于零；△G 等于零。
5、H2与O2均为理想气体，当经历如下所示的过程后，则系统的△U 等于零; △H 等于零; △S 等于零; △G 等于零。
6、732 K时，反应NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)的∆r G=－20.8 kJ·mol-1，∆r H=154 kJ·mol-1，则该反应的∆r S = 239 J·K-1·mol-1 。
7、某双原子理想气体3 mol从始态300 K，200 KPa下经过恒温可逆膨胀到150KPa ，则其过程的功W是－2152.6 J。
8、某双原子理想气体3 mol从始态350K，200 KPa下经过绝热可逆膨胀到235.5 K平衡，则其过程的功W是－7139.6 J。
9、在真空密封的容器中,1mol温度为100℃、压力为101.325 kPa的液体水完全蒸发为100℃、101.325 kPa的水蒸气, 测得此过程系统从环境吸热37.53kJ,则此过程的△H= 40.63 kJ, △S= 108.88 J·K-1, △G= 0 kJ。
判断题1、绝热过程都是等熵过程。
×2、理想气体的熵变公式∆S nC V V nC p p p V =⎛⎝ ⎫⎭⎪+⎛⎝ ⎫⎭⎪,,ln ln m m 2121只适用于可逆过程。
物理化学上册第五版天津大学出版社第三章热力学第二定律习题答案
物理化学上册第五版天津大学出版社第三章热力学第二定律习题答案3-1 卡诺热机在 T 1=600K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作，求：（1） 热机的效率；（2）当环境作功 –W=100kJ 时，系统从高温热源Q 1及向低温热源放出的 –Q 2。
解：（1）5.0600/)300600(/)(/1211=-=-=-=T T T Q W η （2）5.0/100/11==-Q kJ Q W ，得kJ Q 2001=kJ W Q Q 10021=-=+；kJ Q W Q 100)(21=-=--3-2卡诺热机在T 1=795K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作，求：（1）热机的效率；（2）当从高温热源吸热Q 1=250 kJ 时，系统对环境作的功 -W 及向低温热源放出的 –Q 2。
解：（1）6.0750/)300750(/)(/1211=-=-=-=T T T Q W η （2）kJ kJ Q W 1502506.01=⨯==-ηkJ W Q Q 15021=-=+；kJ Q W Q 100)(21=-=--3-3 卡诺热机在T 1=900K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作，求：（1）热机的效率；（2）当向低温热源放出的 –Q 2=100kJ 时，从高温热源吸热Q 1及对环境作的功 -W 。
解：（1）6667.0900/)300900(/)(/1211=-=-=-=T T T Q W η （2）6667.0/1=-Q W （a ）W kJ Q -=-1001（b ）联立求解得：Q 1=300 kJ ；-W=200kJ3-4 试证明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺热机联合操作时，若令卡诺热机得到的功W r 等于不可逆热机作出的功 – W ，假设不可逆热机的热机效率η大于卡诺热机的热机效率ηr ，其结果必然有热量从低温热源流向高温热源，而违反热力学第二定律的克劳修斯说法。
第三章热力学第二定律
第三章 热力学第二定律一、本章小结热力学第二定律揭示了在不违背热力学第一定律的前提下实际过程进行的方向和限度。
第二定律抓住了事物的共性，推导、定义了状态函数—熵，根据熵导出并定义了亥姆霍兹函数和吉布斯函数，根据三个状态函数的变化可以判断任意或特定条件下实际过程进行的方向和限度。
通过本章的学习，应该着重掌握熵、亥姆霍兹函数和吉布斯函数的概念、计算及其在判断过程方向和限度上的应用。
同时，进一步加深对可逆和不可逆概念的认识。
自然界一切自发发生的实际宏观过程均为热力学不可逆过程。
而在没有外界影响的条件下，不可逆变化总是单向地趋于平衡态。
主要定律、定义及公式：1. 热力学第二定律克劳修斯说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。
” 开尔文说法：“不可能从单一热源吸取热量使之完全转化为功而不产生其它影响。
” 2. 热力学第三定律： 0 K 时纯物质完美晶体的熵等于零。
()*m 0lim ,0T S T →=完美晶体 或 ()*m0K 0S =完美晶体，。
3. 三个新函数的定义式r δd Q S T =或 2r1δΔQ S T=⎰A U TSG H TS=-=-物理意义：恒温过程 r dA W δ=恒温恒压过程 'r dG W δ=4. 定理卡诺定理：在T 1与T 2两热源之间工作的所有热机中，卡诺热机的效率最高。
12121T T Q Q T Q ⎧-+≥⎨⎩＞不可逆循环＝可逆循环 12120,0,Q Q T T <⎧+⎨=⎩不可逆循环可逆循环克劳修斯不等式：2121δ,Δδ,Q T S Q T⎧>⎪⎪⎨⎪=⎪⎩⎰⎰不可逆过程可逆过程熵增原理：0,Δ0,S >⎧⎨=⎩绝热不可逆过程绝热可逆过程5. 过程判据熵判据：适用于任何过程；iso sysamb ΔΔΔS S S =+ 000>⎧⎪=⎨⎪<⎩，不可逆，可逆，不可能发生的过程亥姆霍兹（函数）判据：适用于恒温恒容，W ＇=0的过程；,0,d 00T VA <⎧⎪⎨⎪>⎩自发＝，平衡，反向自发 吉布斯（函数）判据：适用于恒温恒压，W ＇=0；,0,d 00T p G <⎧⎪⎨⎪>⎩自发＝，平衡，反向自发 6. 熵变计算公式最基本计算公式：2r1δΔQ S T=⎰次基本计算公式：21d d ΔU p VS T+=⎰（δW ＇= 0 ） 理想气体pVT 变化熵变计算公式：22,m 11Δln ln V T V S nC nR T V =+ 21,m 12Δlnln p T p S nC nR T p =+ 22,m ,m 11Δlnln V p p V S nC nC p V =+ 请读者自己从次基本计算公式推出以上三式，再由以上三式分别推导出理想气体恒温、恒压、恒容熵变计算公式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
和ΔG。已知苯的正常熔点为278.5K，苯的熔化热为9916J·molp，m(C7H16，l)=126.8JK·
-1，C
·mol
-1，C
p，m(C7H16，
-1
s)=122.6JK··mol
-1。
-1
５、苯的正常沸点为353.1K，在此温度压力下，1molC6H6(l)完全蒸发为蒸气，已知C6H6(l)的汽化热为34.7kJm·ol
-1
-1
3、解：ΔS1=23.48JK·
-1
ΔS2=108.87JK·
-1
ΔS3=6.08JK·
-1ΔS=ΔS-1ΔS4=nRln(p1/p2)=-9.13JK·1+ΔS2+ΔS3+ΔS4=129.3JK·
-1ΔS?/T=-35.61JK·-14、解：ΔS1=nCp，m(l)ln(278.8/268)=4.87JK·2=-nΔvapHm
(B)ΔS>0(C)ΔS<0(D)无法判断
12、下列过程中系统的熵减少的是()
(A)在900
OC时CaCO3(s)→CaO(S)+CO2(g)(B)在0OC、常压下水结成冰
(C)理想气体的恒温膨胀(D)水在其正常沸点气化
13、水蒸汽在373K，101.3kPa下冷凝成水，则该过程()
(A)ΔS＝0(B)ΔA＝0(C)ΔH＝0(D)ΔG＝0
7、理想气体在等温可逆膨胀过程中()(A)内能增加(B)熵不变(C)熵增加(D)内能减少8、根据熵的统计意义可以
判断下列过程中何者的熵值增大？（）(A)水蒸气冷却成水(B)石灰石分解生成石灰(C)乙烯聚
合成聚乙烯(D)理想气体绝热可逆膨胀
9、热力学第三定律可以表示为：（）
(A)在0 K时,任何晶体的熵等于零(B)在0 K时,任何完整晶体的熵等于零
22、对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是：（）
(A) (H/S)p= T(B) (F/T)v= -S(C) (H/p)s= V(D) (U/V)s= p
23、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)ΔS>0；ΔU>0(D)ΔS>0；ΔU＝0
16、某过冷液体凝结成同温度的固体，则该过程中()
(A)ΔS环()<0(B)ΔS系()> 0
(C)［ΔS系()+ΔS环()］<0(D)［ΔS系()+ΔS环()］>0
17、100℃，1.013×10
5Pa下的1molH2O(l)与100℃的大热源相接触，使其向真空器皿中蒸发成100℃，1.013×105Pa的H2O(g)，
(C)电解水制取氢气(D) N2+ 3H2=2NH3未达到平衡
24、一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确()
(A)ΔS体>0,ΔS环<0(B)ΔS体<0,ΔS环>0(C)ΔS体<0,ΔS环=0(D)ΔS体>0,ΔS环=0
25、下列四种表述：
(1)等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH相变/T相变；
(A) 0.04 kJ(B) -12.4 kJ(C) 1.24 kJ(D) -5.70 KJ
1
20、从热力学基本关系式可导出(U/S)v等于：（）(A)(H/S)p(B)(F/V)T(C)(U/V)s(D)
(G/T)p
21、1mol某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程()
(A)ΔS＝0(B)ΔH＝0(C)ΔA＝0(D)ΔG＝0
8、解：1000K时，ΔrGm
?=3456.9J又∵(ΔG／T)p=-ΔS=-7.57-7.57lnT+1.910-×2×2T-3×2.84×10-6T2-2.26
?=7.57+7.57lnT-3.810-×2T+8.52×10-6T2+2.26∴ΔSm
?=33.39JK·-1·mol-1ΔHm?=ΔGm?+TΔSm?=36855.06Jm·ol-1
14、1mol单原子理想气(A)ΔS＝0、ΔH＝0(B)ΔS>0、ΔH＝0(C)ΔS<0、ΔH>0(D)ΔS>0、ΔH>0
33
等温可逆膨胀到100dm，则此过程的()
15、300K时5mol的理想气体由10dm
(A)ΔS<0；ΔU＝0(B)ΔS<0；ΔU<0
第三章热力学第二定律
一、选择题
1、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
2、工作在393K和293K的两个大热源间的
卡诺热机，其效率约为（）
(A)83％(B)25％(C)
100％(D) 20％
3、不可逆循环过程中，体系的熵变值（）(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确
6Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa，则该过程（）
(A)ΔS>0、ΔG>ΔA(B)ΔS<0、ΔG<ΔA(C)ΔS＝0、ΔG＝ΔA(D)ΔA<0、ΔG＝ΔA
6、对理想气体自由膨胀的绝热过程，下列关系中正确的是()(A)ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0(B)ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0
(C)ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0(D)ΔT=0、ΔU=0、ΔS>0
10
-6T3-2.26T(J)，求上述反应在1000K时的ΔrHm?、ΔrSm?
-1
９、1mol，Cp
，m=25.12JK··mol
-1
的理想气体B由始态340K，500kPa分别经(1)可逆绝热；(2)向真空膨胀。两过程都达
到体积增大一倍的终态，计算(1)、(2)两过程的ΔS。
2
１０、计算将10克He(设为理想气体)从500.1K，202.6KPa变为500.1K，1013kPa的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。
ΔA=ΔU-TΔS=-8940J
-1
ΔG=ΔH-TΔS=-8940J∵ΔS总()=ΔS体()+ΔS环()=29.8JK·＞0且环境不对体系做功
∴该过程是自发过程
-1
2、解：U=A(T)ΔU=0H=A(T)ΔH=0ΔS=Rln(V2/V1)=19.14JK·
-1
ΔG=-TΔS=-5708Jm·ol
ΔA=-TΔS=-5708Jm·ol
将T=1000K代入上式即得ΔSm
γ-1T
9、解：(1)由T2=T1(V1/V2)2=270K
ΔS=Cp，mln(T2/T1)+Rln(V2/V1)=0
-1
(2)T2=340KΔS=Rln(V2/V1)=5.76JK·
10、解：He分子量4,10克即为2.5mol
(2)体系经历一自发过程总有dS > 0；
(3)自发过程的方向就是混乱度增加的方向；
(4)在绝热可逆过程中，体系的熵变为零；两者都不正确者为：
(A) (1)，(2)(B)(3)，(4)(C)(2)，(3)(D)(1)，(4)
二、判断题
１、不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。（）２、对于绝热体系，可以用S0判断过程的方向和限度。（）
三、计算题
5Pa绝热自由膨胀到1.0×105Pa，求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判断该过
１、300K的2mol理想气体由6.0×10
程的性质。
２、1mol理想气体B，在298.15K下，由1.00dm
3膨胀至10.00dm3，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。
5PaH2O(l)变到终态473K，3×105PaH2O(g)，计算该过程的ΔS。已知水的正常沸点时的
３、在－10℃，101.325 kPa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。（）
４、功可以全部变成热，但热一定不能全部转化为功。（）
５、系统达平衡时熵值最大，自由能最小。（）
６、在绝热系统中，发生一个从状态A→B的不可逆过程，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了。（）
已知：Sm
点时的汽化热为40610 J·mol
-1。假设水蒸气为理想气体。
5Pa，11.2dm3绝热向真空膨胀到2×105Pa，22.4dm3，计算ΔS，是否能利用熵判
７、2mol理想气体在269K时，由4×10
据判断该过程的性质?如何判断?
?=42218.0-7.57TlnT+1.910×-2T2-2.8×８、对于气相反应CO2+H2=H2O+CO，已知ΔrGm
(C)在0℃时,任何晶体的熵等于零(D)在0℃时,任何完整晶体的熵等于零
10、下列说法中错误的是()
(A)孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行
(B)体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变
(C)不可逆过程的热温商之和小于熵变
(D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商
11、两个体积相同，温度相等的球形容器中，装有同一种气体，当连接两容器的活塞打开时，熵变为()(A)ΔS＝0
B
B
SQR/T,所以只有可逆过程才有熵变；而SQT
AIR/,所以不可逆过程只有热温商,但是没有熵７、因为
A
变。（）
B
８、因为SQT
AIR/,所以体系由初态A经不同的不可逆过程到达终态B,其熵的改变值各不相同。（）
θ
９、物质的标准熵△Sm
(298K)值就是该状态下熵的绝对值。（）
１０、可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，由可逆热机牵引火车，其速度将最慢。（）
３、1mol水由始态273K，1×10
汽化热为40610J·mol