第03章 热力学第二定律

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？

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？

3．能否说系统达平衡时熵值最大，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？

*5．C p,m 是否恒大于C V ,m ？

6．将压力为101.3kPa ，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T f 为278.7K ，如何设计可逆过程？

7．下列过程中，Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△G 和△A 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。

*8．箱子一边是1molN 2(100kPa)，另一边是2molN 2(200kPa)，298K 时抽去隔板后的熵变值如何计算？

9．指出下列理想气体等温混合的熵变值。

（1）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,1V)

（2）1molN 2(g,1V) + 1molAr(g,1V) = (1molN 2 + 1molAr)(g,1V)

（3）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,2V)

10．四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？

概念题

1 理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变△S sys 及环境的熵变△S sur 因为：

（A ）△S sys >0，△S sur ＝0 （B ）△S sys <0，△S sur ＝0

（C ）△S sys >0，△S sur <0 （D ）△S sys <0，△S sur >0

2 在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程度熵变：

（A ）大于零 （B ）小于零 （C ）等于零 （D ）不能确定

3 H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中化合，生成水的过程：

（A ）△H ＝0 （B ）△U ＝0

（C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0

4 在大气压力和273.15K 下水凝结为冰，判断下列热力学量中哪一个一定为零：

（A ）△U （B ）△H （C ）△S （D ）△G

5 在N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是：

（A ）△U ＝0 （B ）△A ＝0 （C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0 6 单原子分子理想气体的 ，温度由T 1变到T 2 时，等压过程系统的熵变△S p 和等容过程系统的熵变△S V 之比是：

（A ）1：1 （B ）2：1 （C ）3：5 （D ）5：3

7 水在373K ，101325 Pa 的条件下气化为同温同压的水蒸气，热力学函数变量为△U 1，△H 1，△G 1；现把 的水（温度、压力同上）放在恒温373K 的真空箱中，控制体积，使系统终态蒸气压也为101325 Pa ，这时热力学函数变量为△U 2，△H 2，△G 2。这两组热力学函数的关系为：

（A ） （B ）

（C ） （D ） R C m V 23,=kg 3101-⨯kg 310

1-⨯212121,,G G H H U U ∆>∆∆>∆∆>∆212121,,G G H H U U ∆<∆∆<∆∆<∆212121,,G G H H U U ∆=∆∆=∆∆=∆2

12121,,G G H H U U ∆=∆∆>∆∆=∆

8 298K 时，1mol 理想气体等温膨胀，压力从1000kPa 变到100kPa ，系统Gibbs 自由能变化值为：

（A ）0.04 kJ （B ）-12.4 kJ （C ）1.24 kJ （D ）-5.70 kJ

9 对于不做非体积功的隔离系统，熵判据为：

（A ） （B ） （C ） （D ） *10 某气体的状态方程 ，其中a 为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其热力学能：

（A ）不变 （B ）增大 （C ）减小 （D ）不能确定

11 封闭系统中，某过程的 ，应满足的条件是：

（A ）等温、可逆过程 （B ）等容、可逆过程

（C ）等温等压、可逆过程 （D ）等温等容、可逆过程

12 热力学第三定律可以表示为：

（A ）在0K 时，任何晶体的熵等于零 （B ）在0K 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 概念题答案

1 C

2 A 3B 4 D 5 C 6 D 7 C 8 D 9 D 10 A 11 A 12 B 0)(,≥U T dS 0)(,≥U p dS 0)(,≥p

U dS 0)(,≥V U dS ap RT pV m +=R W A =∆