热力学第二定律习题解析
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。
热力学第二定律解答
-T 2第14章热力学第二定律14.1若准静态卡诺循环中的工作物质不是理想气体， 而是服从状态方程 p = aT 4 /3 (a 为常数)的物质，且其内能满足 U =aT 4V .试证明该可逆卡诺循环的效率公式仍为 =1 -T Q /T , •在p-V 图上画出其卡诺循环. 解：卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程构成。
根据状态方程 p 二 aT 4/3，等温 过程即为等压过程。
对于一般过程，根据内能公式和状态方程，有 对于绝热过程，dQ =0，故 dV 3「0, V T 即绝热过程满足T 3V =C ，或用压强表示为 p 3V 4 =C 。
故卡诺循环在 p-V 图上表示见图。
F 面计算Q ,,Q 2。
由于都是等温过程，故 dQ=4aT 4dV 。
因此， 344Q 2aT 2 (V 2 1V3)。
34 4Q iaT i 4(V i -V 4), 3又状态1 —2和3 — 4由绝热过程联系起来，有Th ”2,Q 2 T 2(T 23V^T 23V 3)T 2。
Q i T(T i 3V i -T i 3V 4)T i = 1_21 十E 。
Q i T i14.2 —热机工作于50 C 与250 C 之间，在一循环中对外输出的净功为 51.05 10 J ,求这一热机在一循环中所吸入和放出的最小热量. 解：当该循环为卡诺循环时，吸热 Q ,和放热Q 2都达到最小值，故此时 同时，Q i - Q 2 = A 。
故 Qi =At Th,Q 2 3将飞=323K , T 2 =523K , W =1.05 105J 代入，可得Q , =2.75 105J, Q 2 =1.70 105J 。
14.3 —制冰机低温部分的温度为 -10C ，散热部分的温度为 35C ，所耗功率为1500W , 制冰机的制冷系数是逆向卡诺循环制冷机制冷系数的1/3 •今用此制冰机将 25C 的水制成-10 C 的冰，则制冰机每小时能制冰多少千克？已知冰的熔解热为 80caLg‘，冰的比热为Q 2 1 T 2 1 263 - -1.95 °A 3T 1 -T 2 3 308 -263故制冷机每小时从低温部分吸热Q 2二；A = 1.95 1500 3600J=10.4 106J 。
物化热力学第二定律习题解答
热力学第二定律习题解答1.已知每克汽油燃烧时可放热 46.86 kJ 。
（1） 若用汽油作以水蒸气为工作物质的蒸汽机的燃料时，该机的高温热源为 378 K ，冷凝器即低温热源为 303 K ；（2） 若用汽油直接在内燃机内燃烧，高温热源温度可达到 2273 K ，废气即低温热源亦 为 303 K ； 试分别计算两种热机的最大效率是多少？每克汽油燃烧时所能做出的最大功为多少？T 2 T 1378 303(1)210.20T 2378W Qg48.86 0.20 k J 9.37 kJT 2 T 12273 303(2)210.87T 22273W Qg 48.86 0.87 k J 40.7 kJ652.在 300 K 时， 2 mol 的 N 2 （假设为理想气体）从 106 Pa 定温可逆膨胀到 105Pa ，试计算其 S 。
解38.3 J K53.10 g H 2 （假设为理想气体 ）在 300 K,5 105 Pa时，在保持温度为 300 K 及恒定外压为66106Pa 下进行压缩，终态压力为 106Pa （ 需注意此过程为不可逆过程 ） 。
试求算此过程 的 S ，并与实际过程的热温商进行比较。
解 定温过程：108.314ln 5 160 J K -1 28.8J K 2 106Q W p 外 V 2 V 1p 2 V 2 V 1nRT 1 p21.247 104 Jp1Q1.247 104 J 300 K 41.6 J K TS nRln2 8.314 lnp 2106105JK-1S nRlnp 1p2所以 S QT4.在 293 K 时，将一方形容器用隔板从正中间分开，然后将 1 mol N 2和 1 mol He 分别 放在容器的两边， 当将中间隔板抽去以后， 两种气体自动混合。
在此过程中系统的温度 不变，与环境没有热交换，试求此混合过程的S ，并与实际过程的热温商进行比较。
热力学第二定律思考题
热力学第二定律思考题参考答案1、自发变化与非自发变化的根本区别是什么?举例说明自发变化是否可以加以控制，并使它可逆进行?一旦受到控制，是否仍是自发变化?为什么?答：自发变化与非自发变化的根本区别是：由自发变化可以对外做功，即具有向外做功的能力，而非自发变化的发生，必须依靠环境对系统作功。
自发变化可以加以控制,并使它以可逆方式进行。
例如Zn(s)+CuSO4(aq)=Cu(s)+ZnSO4(aq)是一个自发变化过程，在烧杯中进行是不可逆的，但若放在可逆的丹尼尔电池中进行，就能以可逆方式进行。
反应放在可逆电池中以可逆方式进行时，仍然是自发变化，因为自发变化的方向取决于系统的始终态，与进行的方式无关。
2、“可逆过程中，系统的熵不变；不可逆过程中,系统的熵增大。
”这种说法对吗?举例说明可逆过程中ΔS≠0 (可能大于零，也可能小于零)，不可逆过程中ΔS＜0的情况。
答：这种说法是错误的，正确的说法为：“绝热体系中，可逆过程中体系的熵不变，不可逆过程的熵增大”。
例如：理性气体等温可逆膨胀过程，或水在100℃、标准压力Pθ下可逆气化成水蒸气，ΔS>0；理性气体等温可逆压缩过程，或水在0℃、标准压力Pθ下可逆凝结成冰，ΔS＜0。
理性气体等温下被一次不可逆压缩，或-5℃的过冷水，在标准压力Pθ下不可逆地变成-5℃的冰，ΔS＜0。
3、一理想气体从某一始态出发，分别经等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀，能否达到同一终态?若分别经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀过程,能否达到同一终态?为什么?答：理想气体从某一始态出发，分别经等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀，可以达到同一终态。
因为理想气体从某一始态出发，分别经等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀，系统热力学能保持不变，也认为等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀过程的热力学能改变值相同，由于热力学能U是系统状态函数，热力学能U相同，状态就可能相同，因此可以达到同一终态。
理想气体从某一始态出发，分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀，不能达到同一个终态。
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
练习思考-热力学第二定律
第二章热力学第二定律首 页难题解析学生自测题学生自测答案难题解析 [TOP]例 2-1有一物系如图所示，将隔板抽去，求平衡后∆S 。
设气体的C p 均是28.03J ∙K -1∙mol -1。
解：设混合后温度为t ℃0)20(1)10(1m ,m ,=-⨯+-⨯t C t C P pC t ︒=15VV nR T T nC S V 212m ,O ln ln2+=∆ V VnR 2ln1027315273ln)31.803.28(1+++-⨯=11.6=J ∙K -1∙mol -11212m ,H ln ln2V V nR T T nC S V +=∆V V2ln31.812027315273ln)31.803.28(1⨯+++-⨯=42.5=J ∙K -1∙mol -153.1122H O =∆+∆=∆S S S J ∙K -1∙mol -11 mol O2 10℃, V1 mol H2 20℃, V例2-225℃, 1 mol O 2从101.325Pa 绝热可逆压缩到6×101325Pa ，求Q 、W 、∆U 、∆H 、∆G 、∆S 。
已知25℃氧的规定熵为205.03 J ∙K -1∙mol -1。
（氧为双原子分子，若为理想气体，C p ，m =R 27，γ =57）解：绝热可逆过程，0=Q ，0=∆S11221()()p T p T γγ-=,,m ,m (7/2) 1.4(5/2)p V C RC Rγ=== 求得：2497.3K T =J 4140)3.4972.298(314.825)(12m ,-=-⨯⨯-=--=∆-=T T nC U W VJ5794)2.2983.497(314.8271)(12m ,=-⨯⨯⨯=-=∆T T nC H pJ 35056)2.2983.497(03.2055794-=-⨯-=∆-∆=∆T S H G例2-3在25℃、101.325 kPa 下，1 mol 过冷水蒸气变为25℃、101.325 kPa 的液态水，求此过程的∆S 及∆G 。
第五章 热力学第二定律课后答案
过程 1→a，a→2 均为可逆绝热过程，因此有
= δ q1 0= , δ q2 0 所以对于整个循环有： wnet = q1−2 ，由于 T=2 T=1 T ，即仅从一
个热源吸热将之全部转换为功，这违反了热力学第二定律，因此 在状态参数坐标图上的两条可逆绝热线不可能相交。
热泵的供暖系数为
= e ′ q= Q1 T1 qWnet T1 − T2
因此热源最多能得到的热量为
qQ1
= qWnet T1 T−1T2
= 1kW × 433K 433K − 363K
= 6.19kW
5-5 试证明：同一种工质在状态参数坐标图（如 p-v 图）上的两条可逆绝热线不可能相交（提 示：如果相交，可导出违反热力学第二定律的结果）。 解：如图所示，设可逆绝热线s1与s2相交于点a，令 1→a→2→1 构成循环。
38 / 78
解：（1）循环的 p-v 图及 T-s 图如下所示
（2）1→2 位绝热过程，因此有
κ
1.4
p1
= p2 TT12
1−κ
= 0.1MPa
×
300K 1500K
1−1.4
= 27.95MPa
（3）1mol 该理想气体的吸热量为
q1,m
=C p,m
(T1
− T3 )
=7 2
R (T1
循环的热效率为
= ηt
w= net , m q1,m
20870.2J= /mol 34920.9J/mol
59.76%
（4）循环的热效率的表达式可以改写为
ηt
=
wnet wnet + q2
39 / 78
《热力学第二定律》习题及答案
《热力学第二定律》习题及答案选择题1．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 答案：A2．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)总是增大答案：D 。
因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。
3．对任一过程，与反应途径无关的是(A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案：A 。
只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。
4．下列各式哪个表示了偏摩尔量： (A),,j i T p n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (B) ,,j i T V n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (C) ,,j i T V n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (D) ,,ji i T p n n μ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 答案：A 。
首先根据偏摩尔量的定义，偏导数的下标应为恒温、恒压、恒组成。
只有A和D 符合此条件。
但D 中的i μ不是容量函数，故只有A 是偏摩尔量。
5．氮气进行绝热可逆膨胀ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA ＝０ (D) ΔＧ＝０答案：B 。
绝热系统的可逆过程熵变为零。
6．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。
答案：A 。
因只有在恒温恒压过程中ΔG ≤W'才成立。
7．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 。
大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案
热力学第二定律课后习题答案习题1在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600 K 。
求整个过程的∆S 为若干？已知C V ,m ,A = 1.5 R ，C V ,m ,B = 2.5 R[题解]⎪⎩⎪⎨⎧B(g)2mol A(g)2mol ，，纯态 3001001K kPa，（）−→−−−−混合态，，2mol A 2mol B100kPa 300K 1+==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪p T 定容（）−→−−2混合态，，2mol A 2mol B 600K 2+=⎧⎨⎪⎩⎪T ∆S = ∆S 1 + ∆S 2，n = 2 mol∆S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ∆S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 所以∆S = 6nR ln2= ( 6 ⨯ 2 mol ⨯ 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1 [导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。
习题22 mol 某理想气体，其定容摩尔热容C v ，m =1.5R ，由500 K ，405.2 kPa 的始态，依次经历下列过程：(1)恒外压202.6 kPa 下，绝热膨胀至平衡态； (2)再可逆绝热膨胀至101.3 kPa ； (3)最后定容加热至500 K 的终态。
试求整个过程的Q ，W ，∆U ，∆H 及∆S 。
[题解] （1）Q 1 = 0，∆U 1 = W 1， nC V ,m （T 2－T 1）)(1122su p nRT p nRT p --=， K400546.2022.405)(5.11221211212====-=-T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，（2）Q 2 = 0，T T p p 3223111535325=-=-=--()γγγγ，， T T 320.42303==-()K（3）∆V = 0，W 3 = 0，Q U nC T T V 3343232831450030314491==-=⨯⨯⨯-=∆,()[.(.)].m J kJp p T T 434350030310131671==⨯=(.).kPa kPa 整个过程：Q = Q 1 + Q 2+ Q 3 =4.91kJ ，∆U = 0，∆H = 0，Q + W = ∆U ，故W =－Q =－4.91 kJ∆S nR p p ==⨯=--ln (.ln ..).141128314405616711475J K J K ··[导引]本题的变化过程为单纯pVT 变化，其中U 、H 和S 是状态函数，而理想气体的U 和H 都只是温度的函数，始终态温度未变，故∆U = 0，∆H = 0。
第四章 热力学第二定律
T1 = 400 K 时， u1 = 286.16kJ / kg
4
工程热力学
T2 = 280 K 时， u 2 = 199.75kJ / kg
第四章 热力学第二定律
185.45 − 178.28 × (257.76 − 250)]kJ / kg = 183.34kJ / kg 260 − 250
W0 = Q1 − Q2 = mc p (TA − TATB ) − mc p ( TATB − TB ) = mc p (TA + TB − 2 TATB )
(3)如果抽掉可逆热机，使二物体直接接触，直至温度相等。这时二物体的熵增为
=−
− 169.064kJ / kg − 468.72kJ / kg 676.25kJ / kg + 468.72kJ / kg − 300 K 1200 K = 1.1718kJ /( kg ⋅ K )
2
工程热力学
4-4
第四章 热力学第二定律
两台卡诺热机串联工作。A热机工作在700℃和t之间；B热机工作在t和20℃之间。试计
T2 s = 257.76 K 时， u 2 s = [178.28 +
ws = u1 − u 2 s = 286.16kJ / kg − 183.84kJ / kg = 102.32kJ / kg
有内摩擦
w = u1 − u 2 = 286.16kJ / kg − 199.75kJ / kg = 86.41kJ / kg
（3）定温放热过程3→4
qT 2 = wT 2 = wt ,T 2 = R g T2 ln
第五章 热力学第二定律与熵 习题解答解析
证明：假设绝热线与等温线相交于两点A和B，从而围城一个闭合 区域，分两种情况讨论。
⑴ 绝热线在等温线的下面。假设此循环是顺时针的，则此过程
P
对外做功，而在整个循环中只从单一热源吸热
A
并全部用来对外做功，而不产生其它影响，这
CB D
违反了热二律的开尔文表述，因此，这种情况 下，等温线不能和绝热线相交于两点
多大距离位置？ ⑶ 物体系的总熵增加多少？
分析：开始时活塞是固定的，放松以后活塞振动起来，说明开始时
活塞两边压强不等，物质的量也不等。考虑到气缸内的氦气
和氖气作为一个整体它不可能对外做功，而开始时整个物体
系（气缸以及内部的气体和外面的水）的温度均匀地处于 25℃，它不可能和外界交换热量。所以一开始气缸以及内部 气体的内能就不变，温度不变，以后温度应该仍然不变，谁 的温度也不变。
PHe VHe P'HelS
PNe VNe P'Ne(0.8 l )S P'He (0.8 l)S
l 0.6m;
Ne
1 3
mol
⑶ 整个气体的熵变等于氦气和氖气熵变之和。
S
SHe
SNe
0.6
0.3
S S
HedV V
0.2 S
0.5 S
NedV V
Rln2
1 3
R
ln
2 5
3.22JK 1
因而是不可逆的。应该设想水所经历的是另一个其始、末态
都和他的初、末态相同的可逆过程。例如，水在等压条件下 依次和一系列的温度从T1逐步上升到T2的热源相接触，相邻 两热源之间的温差满足△T/T<<1的条件。只有水达到新的平 衡态后，才脱开原来的热源，再和下一个温度的热源相接触， 使达到下一热源的温度…如此使得水的温度也逐步从从T1上 升到T2。这样就可以认为水在任何时刻的温度几乎都是处处 相等的,它始终满足热学平衡条件，因而是可逆的。由于这两 个可逆和不可逆过程的始末两态相同,因而熵变相同。
热力学第二定律习题
热力学第二定律习题下列热现象说法正确的是（）A．物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大B．波涛汹涌的海水上下翻腾，说明水分子热运动剧烈C．水凝结成冰，说明水分子的热运动已停止D．空调制冷时，将热量从低温室内传到高温室外，说明热传递是随意的，不具有方向性【解析】A、温度是物体平均动能的标志，物体的温度越高，说明物体分子的平均动能越大，故A正确。
B、波涛汹涌的海水上下翻腾是宏观物体的运动，水分子热运动是微观粒子的运动，两者并不相同，故B错误。
C、分子做永不停息的热运动，即使水凝结成冰，水分子的热运动也不会停止，故C错误。
D、空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作，而不是热量自发地从低温物体传到高温物体，不能说明不存在方向性，故D错误。
【答案】A）下列说法正确的是（）A．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点B．小昆虫可以停在水面上，主要是液体表面张力作用的结果C．空调机夏天工作时，可以将室内的热量散发到高温的室内，降低室内温度，说明热力学第二定律是错的D．密闭容器自由下落时，内部气体的压强不会减小E．一定质量的实际气体发生等温膨胀时，内能是可能增大的【解析】A、晶体都有固定的熔点，故A错误；B、表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势；昆虫停在水面上，水面向下发生弯曲，表面层具有的收缩的趋势给了昆虫向上的支持力，故B正确；C、空调机夏天工作时，可以将室内的热量散发到高温的室内，降低室内温度，是消耗了电能，所以热力学第二定律并没有错，故C错误；D、当某一密闭容器自由下落时，气体分子仍然在碰撞器壁，则气体压强不会减小，故D正确；E、实际气体发生等温膨胀时，如果吸收的热量大于对外做的功，则分子势能可能变大，故内能可能增大，故E正确。
【答案】BDE下列说法正确的是（）A．热量不可以从低温物体传递到高温物体B．从微观角度看，气体压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的C．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，压强必然增大D．温度是描述分子热运动剧烈程度的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同E．在冬季剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出，是因为夜晚气温降低，瓶内气体压强变小的缘故【解析】A、根据热力学第二定律分析，热量不可以自发的从低温物体传递到高温物体，但在引起其他变化的情况下，可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱，故A错误。
热力学第二定律练习题及问题详解
热力学第二定律练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的( )2、组成可变的均相系统的热力学基本方程d G=－S d T＋V d p＋d n B，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。
（）3、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。
( )4、隔离系统的熵是守恒的。
（）5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
（）6、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
（）7、定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。
( )8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W’>D G和D G <0，则此状态变化一定能发生。
（）9、绝热不可逆膨胀过程中D S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中D S <0。
（）10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。
（）11、如果一个化学反应的r H不随温度变化，则其r S也不随温度变化，（）12、在多相系统中于一定的T，p下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。
（）13、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。
（）14、理想气体的熵变公式只适用于可逆过程。
（）15、系统经绝热不可逆循环过程中S= 0，。
（）二、选择题1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(¶A/¶T)V值是：（）（1）大于零 （2） 小于零 （3）等于零 （4）不确定 2、 从热力学四个基本过程可导出VU S ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭=（ ） (1) (2) (3) (4) T p S pA H U G V S V T ∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 3、1mol 理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。
大学物理 热力学第二定律 习题(附答案)
nc
B → C 为等体降温降压过程， 有
he .c
om
① ②
解： （ 1 ）由 题意及 相图有 ：空气 可视为 刚性双 原子分 子理想 气体， 总自由 度数为
为 10 5 kW 的动力厂每秒能生产多少千克 0 � C 的水。 ） （已知冰的比热容 c = 2.08 kJ/kg ⋅ � C ，冰的熔解热 l = 333.6 kJ/kg 。 解：（1）在这两个恒温热源之间工作的热机效率的理论极限是可逆卡诺循环的效率：
η = 1−
273 − 40 T2 ＝1－ = 78. 3% 273 + 800 T1
（2）一座输出功率为 105 kW 的动力工厂 每秒钟热机需做功 A = 10 5 × 10 3 = 10 8 ( J ) 每秒传给冷源的热量 Q 2 =
设每秒钟有 M kg 的冰熔化成 0 � C 的冰，则有
M = [ c(T0 − T2 ) + l ] = Q2
解：根据热力学第二定律（P306）的开尔文表述和不可逆过程定义知(1)错(4)对，根据热 机效率公式知(2)对，根据热力学第二定律的克劳修斯表述知(3)错。 故选 A
om
∆Q < 0， T
故选 D
4．关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述： (1) 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功 (2) 一切热机的效率都只能够小于 1 (3) 热量不能从低温物体向高温物体传递 (4) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的 以上这些叙述 [ ] (A) 只有(2)、(4)正确 (B) 只有(2)、(3) 、(4)正确 (C) 只有(1)、(3) 、(4)正确 (D) 全部正确
T A = 1 − 2 ，得 B 错，C 错。 Q T1
物理化学课后答案-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）S R n ln x ;min B BB（2）S nR ln p1C P lnT2nR lnV2C v ln T2; p2T1V1T1（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 （ P1、V 1、 T1）改变到状态 A （ P2、 V 2、 T2）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，非体积功为成可变的多相多组分封闭体系，非体积功为 0 的可逆过程。
0 的任何过程；或组（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，U0 ，系统所吸的热全部变成了功，这与法不符；（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）C p恒大于C V。
高中物理热力学第二定律课后习题答案及解析
高中物理热力学第二定律课后习题答案及解析练习与应用1．汽车行驶时，要消耗汽油。
尽量详尽地说明：汽油燃烧时释放的化学能通过哪些途径最终转化成了周围环境的内能。
解析：化学能变成了汽缸内气体的内能，一部分内能转化为汽车的动能，另一部分散失到周围环境中成为环境的内能，汽车的动能通过摩擦转化为环境的内能；汽缸内气体的内能还有一部分通过汽车发电机转化为蓄电池内的化学能，使用蓄电池时，这部分化学能转化为电能，又通过车灯转化为光能，光照到地面空气，转化为环境的内能。
2．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否违背热力学第二定律？（1）一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热。
（2）蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能。
（3）桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离。
（4）电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体。
解析：（1）不会发生；热传递具有方向性，热量能自发的从高温物体传到低温物体，故一杯热茶自然放置，茶会自动变得凉，不会自动变得更热，因为违背热力学第二定律。
（2）不会发生；蒸汽机的能量损失不可避免，不可能把蒸汽的内能全部转化为机械能，违背了热力学第二定律，不能发生。
（3）可以发生；桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离，其中系统的势能减少了，不违背热力学第二定律。
（4）可以发生；电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，此过程中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，能发生。
3．一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间中，房间就变冷了。
这种方法可行吗？请说明道理。
解析：因为电冰箱的制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气的热量，与此同时，冰箱内部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会降低，反而，电动机工作时，会将一部分电能转化为内能，故室内温度会有少许升高。
热力学练习题理解热机和热力学第二定律
热力学练习题理解热机和热力学第二定律热力学是研究物质能量转化和传递规律的一门科学，其中热机和热力学第二定律是研究的重点内容。
通过解答一些热力学练习题，我们可以更好地理解热机和热力学第二定律。
下面将对几道热力学练习题进行讲解。
1. 题目描述：一个热机有两个热源，热源1温度为T1，热源2温度为T2，当热机工作时，从热源1吸收热量Q1，向热源2释放热量Q2。
问该热机的效率是多少？解答：热机的效率可以通过热机输出功和热机输入热量的比值来计算。
根据热力学第一定律，热机输出功等于从热源1吸收的热量减去向热源2释放的热量，即W = Q1 - Q2，其中W为热机输出功。
根据热力学第二定律，热机效率eta等于热机输出功与从热源1吸收的热量之比，即eta = W / Q1。
代入W = Q1 - Q2可得热机效率的表达式为eta = (Q1 - Q2) / Q1。
因此，该热机的效率为(1 - Q2 / Q1)。
2. 题目描述：一个热机的热源温度为300K，冷源温度为200K，其工作循环是可逆的，求该热机的效率是多少？解答：由于该热机工作循环是可逆的，根据热力学第二定律可知，可逆热机的效率等于1减去冷源温度与热源温度之比，即eta = 1 - Tc / Th，其中eta为热机效率，Tc为冷源温度，Th为热源温度。
代入Tc = 200K，Th = 300K可得该热机的效率为1 - 200K / 300K = 1/3。
3. 题目描述：一个热机从低温热源吸收300J的热量，并向高温热源释放600J的热量，求该热机的效率是多少？解答：根据题目给出的信息可知，该热机从低温热源吸收的热量Q1 = 300J，向高温热源释放的热量Q2 = 600J。
根据热力学第二定律，热机效率eta = (Q1 - Q2) / Q1。
代入Q1 = 300J，Q2 = 600J可得该热机的效率为(300J - 600J) / 300J = -1。
通过对以上几道热力学练习题的解答，我们可以看出，热机的效率与吸热和放热的热量之比有关。
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第二章热力学第二定律习题一 . 选择题：1. 理想气体绝热向真空膨胀，则 ( )(A) △S = 0，W = 0 (B) △H = 0，△U = 0(C) △G = 0，△H = 0 (D) △U = 0，△G = 02. 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) 43. 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是：（）(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) △S > 0 (D) △H = 04. 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5. P⊖、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？(A) △U (B) △H (C) △S (D) △G6. 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) △r U m (B) △r H m (C) △r S m (D) △r G m7. 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8. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（）(A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0 (D) △G = 09. 在 270K,101.325kPa 下，1mol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： ( )(A) △S体系 < 0 ，△S环境 < 0 (B) △S体系 < 0 ，△S环境> 0(C) △S体系 > 0 ，△S环境 < 0 (D) △S体系 > 0 ，△S环境 > 010. 1mol 的单原子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度是 300K，压力为 1013250Pa。
压力突然降至202650 Pa，所以气体在202650Pa 的定压下做绝热膨胀，则该过程的△S 是（）(A) △S < 0 (B) △S = 0 (C) △S > 0 (D) △S ≥ 011. 已知某可逆反应的 (∂△r H m/∂T)p= 0，则当反应温度降低时其熵变△r S m(A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断12. 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( )(A) △U = 0 (B) △F = 0 (C) △S = 0 (D) △G = 013. 单原子理想气体的 C V,m= (3/2)R 温度由 T1变到 T2时，等压过程体系的熵变△S p与等容过程熵变△S V之比是 ( )(A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 314. 水在 100℃，1×P⊖压力下沸腾时，下列各量何者增加？ ( )(A) 熵 (B) 气化热 (C) Gibbs 自由能 (D) 蒸气压15. 2mol H2和 2mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体，起始时为常温常压。
则（）(A) △r U = 0，△r H = 0，△r S > 0，△r G < 0(B) △r U < 0，△r H < 0，△r S > 0，△r G < 0(C) △r U = 0，△r H > 0，△r S > 0，△r G < 0(D) △r U > 0，△r H > 0，△r S = 0，△r G > 016. 室温下，10×P⊖的理想气体绝热节流膨胀至 5×P⊖的过程有：(1) W > 0 ； (2) T1> T2； (3) Q = 0 ； (4) △S > 0其正确的答案应是： ( )(A) (3)、(4) (B) (2)、(3) (C) (1)、(3) (D) (1)、(2)17. 下列表达式中不正确的是： ( )(A) (∂U/∂V)S= - p （适用于任何物质）(B) dS = C p dlnT - nRdlnp （适用于任何物质）(C) (∂S/∂V)T = (∂p/∂T)V（适用于任何物质）(D) (∂U/∂p)T = 0 （适用于理想气体）18. 物质的量为 n 的理想气体从 T1,P1,V1变化到 T2,P2,V2，下列哪个公式不适用 (设 C V,m为常数)。
( )(A) △S = nC P,m ln(T1/T2) + nR ln(P2/P1)(B) △S = nC V,m ln(P2/P1) + nC P,m ln(V2/V1)(C) △S = nC V,m ln(T2/T1) + nR ln(V2/V1)(D) △S = nC P,m ln(T2/T1) + nR ln(P1/P2)19. (1) NaOH 溶解于水 (2) 水溶液中，Ag+ + 2NH3(g) → [Ag(NH3)2]+(3) HCl 气体溶于水，生成盐酸 (4) 2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g)(5) NH4Cl(s) → NH3(g) + HCl(g)上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是： ( )(A) (2)、(3) (B) (1)、(4) (C) (4)、(5) (D) (1)、(2)20. 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21. 封闭体系中，若某过程的△F = 0，应满足的条件是： ( )(A) 绝热可逆，且 W f = 0 的过程 (B) 等容等压，且 W f = 0 的过程(C) 等温等压，且 W f = 0 的可逆过程 (D) 等温等容，且 W f = 0 的可逆过程22. 25℃时，1mol 理想气体等温膨胀，压力从 10×p⊖变到 p⊖，体系吉氏自由能变化多少？( )(A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 kJ23. 正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的△Vap G⊖值应如何变化？( )(A) △Vap G⊖＝ 0 (B) △Vap G⊖≥ 0 (C) △Vap G⊖＜ 0 (D) △Vap G⊖＞ 024. 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)P25. 某气体的状态方程为 PVm = RT + αp，其中α为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能( )(A) 不变 (B) 增大 (C) 减少 (D) 不能确定26. 1mol 范氏气体的 (∂S/∂V)T应等于 ( )(A) R/(V m-b) (B) R/V m (C) 0 (D) - R/(V m-b)27. 某非理想气体服从状态方程 PV = nRT + bP （b 为大于零的常数），1mol 该气体经历等温过程体积从 V1变成 V2，则熵变△S m等于 ( )(A) R ln (V2-b)/(V1-b) (B) R ln (V1-b)/(V2-b)(C) R ln (V2/V1) (D) R ln (V1/V2)28. 恒压下纯物质当温度升高时其吉氏自由能 ( )(A) 上升 (B) 下降 (C) 不变 (D) 无法确定29. 公式 dG = -SdT + Vdp 可适用下述哪一过程 ( )(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) N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 未达平衡30. 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)V = T (B) (∂F/∂T)V = -S(C) (∂H/∂p)S = V (D) (∂U/∂V)S = p31. 服从 P(V m- b) = RT（b 为正值）状态方程的实际气体，经过节流膨胀，其温度 ( )(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 难以确定32. 对物质的量为 n 的理想气体，(∂T/∂P)S应等于 ( )(A) V/R (B) V/nR (C) V/C V (D) V/C P33. 下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？(A) C p- C V = nR; (B) (d lnp)/dT = △H/RT2;(C) 对恒压过程，△H =△U + p△V; (D) 对绝热可逆过程，pVν= 常数。
34. 大多数物质的液体在正常沸点时的摩尔气化熵为： ( )(A) 20 J.K-1.mol-1 (B) 25 J.K-1.mol-1(C) 88 J.K-1.mol-1 (D) 175 J.K-1.mol-135. 273K、2×101.3kPa 时，水的化学势比冰的化学势 ( )(A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比较36. 273K、10×P⊖下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l) 和μ(s)，两者的关系为( )(A) μ (l) >μ (s) (B) μ (l) = μ (s)(C) μ (l) <μ (s) (D) 不能确定37. 关于偏摩尔量，下面的叙述中不正确的是：(A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零；(B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量，而且都不等于其摩尔量；(C) 除偏摩尔吉氏自由能外，其它偏摩尔量都不等于化学势；(D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯－杜亥姆关系式。
二. 填空题：1. 封闭体系，W f = 0 时，下列过程中体系的△U、△S、△G 何者必为零？(1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 _________ ；(2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 _________ 。
(3) 某物质经一循环恢复原状态 _________ 。
2. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格实际气体绝热自由膨胀△U _____ 0，△S _____ 0。
3. 理想气体向真空膨胀，体积由 V1变到 V2，其△U _____ ，△S _____ 。
4. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格理想气体恒温可逆压缩△S _____ 0，△G _____ 0。