热力学第二定律题解-new..
热力学第二定律题解-new
解：(1)理想气体等温可逆过程 U =273ln 44.8
V1
22.4
1573J
S 1573 5.76J K1 A= U -T S=-1573J
273
G H -T S=-1573J
(2) U =H=0 G H -T S=-1573J A= U -T S=-1573J
165.25 (33.57 4 25.233 4 28.83 143.42nl 800 298
165.28 (48.77) ln 800 117.09J K-1 mol1 298
12、1mol理想气体在273K下，分别经过下列三 种过程从22.4dm3膨胀到44.8dm3，计算各过程 的Q 、W 、U 、H、S、A和G（1）可逆 膨胀；（2）系统做功418J的不可逆膨胀。
U = 0，H = 0
Q
W
nRT
ln
V 2
1728.85J
r
V
1
S
Q r
5.76J·K1
T
（2）Q =－W = 50 % Wr = 86444 J S = 576 J·K1，U = 0，H = 0
（3）Q = 0，W = 0，U = 0，H = 0 S = 576 J·K1
2、在101.325kPa下，将150g 0℃的冰放入1kg 25℃的水中熔化，假设这是一个孤立系统，计 算该过程的熵变。已知0℃时冰的熔化热为 6020 J·mol-1，水的比热容为4.184J·K-1·g-1。
H m Gm
CH3OH(g,337K,
1 2
p )
H m,1 Gm,1
Hm,2 Gm,2
CH3OH（g,337K, p )
Hm Hm,1 Hm,2 349kJ mol1
菲克第二定律和非稳态扩散,菲克第二定律的误差函数解Notes_7-20
8
课件（七）
7． 强化玻璃
研究玻璃的科学家已经用玻璃成功制备了可以被锤子敲打或从高建筑物中摔 下而不被摔碎的物体。有两种技术应用于玻璃的强化—物理方法和化学方法。而 这两种理论都建立在一个事实上：当表面存在很小的缺陷（微小的刮痕）时，玻 璃在压缩时保持很大的强度，但在拉伸时很脆。因此，通过预加压的强化处理让 物体的外表面形成压缩应变使得玻璃能够抵消拉伸的张力。
（a）化学稳定
因为玻璃原子都已被完全氧化，所有玻璃都是抗氧化（衰减）的。由100% 硅四面体组成的玻璃是惰性的。它能够抵抗很多酸的腐蚀（氢氟酸例外，它被用 来蚀刻玻璃），但它却能够被强碱侵蚀。（装碱溶液的化学试剂瓶的表面不透明。）
（b）传导性
材料的导电能力由导带中电子决定。玻璃中导带与价带之间的带隙大约为 10eV。因为电子在玻璃中被紧密地束缚，所以玻璃的导电性能很差—实际上， 由于巨大的能隙，玻璃是很好的绝缘材料。玻璃也是很差的导热体。因此，当冷 水遇到普通热玻璃时，玻璃很可能破裂，因为接触到冷水的表面会收缩而内部却 没有发生变化。
图3 熔体“纺织”生产金属玻璃
另一种制备金属玻璃的方法是在接近80K的底板上真空沉积。同样地，纯净 的金属在这些情况下会结晶，但是某些合金会形成玻璃，而且即使是在室温下金 属玻璃也是稳定的。一个例子就是银-铜合金系统，银铜只有大约8%的互溶性。 如果熔体中含有50%质量分数银和50%质量分数的铜，并缓慢冷却，就会形成2 个晶相。当同样的合金通过真空沉积，就会形成亚稳态的金属玻璃。最初，这种 玻璃具有与液体合金相比拟的导电性。当玻璃在380K时保温半个小时以后，它 转变成为一种亚稳定面心立方固溶体晶体。只有加热到大约500K时，两相结构 的平衡才能形成。而很多纯净的非金属元素比如S，Se，Ge和Si在适当的情况 下也能形成稳定的玻璃。
热力学第二定律练习题与答案
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 ’>∆G 和∆G <0，则此状态变化一定能发生。
（ ）9、绝热不可逆膨胀过程中∆S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆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H 2O ( 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。
热力学第二定律习题解析
热力学第二定律习题解析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。
(NEW)毕明树《工程热力学》(第2版)笔记和课后习题详解
理论基础。
② 这些转换过程都是借助特定的工质（工作介质）实现的，不同的 工质具有不同的性质，能量转换条件及结果也有差异，因此必须研究工 质的热力性质。
③ 能量间的转换是通过各种设备（压缩机、合成塔等）实现的，能 量装置的设计过程首先要进行装置的能量衡算，因此对典型过程及循环 进行热力分析与计算是工程热力学的重要内容。
② 广度参数
在给定状态下，与系统内所含物质数量有关的参数称为广度参数， 如容积、能量、质量等。这类参数具有加和性，即整个系统的广度参数 等于各子系统同名广度参数之和。无论系统均匀与否，广度参数具有确 定的值。
通常，广度参数以大写字母表示，而由它们转化而来的比参数以相 应的小写字母表示。习惯上常把比体积以外的其他比参数的“比”字省 略。
5.1 复习笔记 5.2 课后习题详解 第六章 热力循环 6.1 复习笔记 6.2 课后习题详解 第七章 溶液热力学与相平衡基础 7.1 复习笔记 7.2 课后习题详解 第八章 热化学与化学平衡 8.1 复习笔记 8.2 课后习题详解
绪 论
0.1 复习笔记
【知识框架】
【重点难点归纳】 一、热能及其利用 1．热能 （1）一次能源。指自然界中以自然形态存在的可资利用的能源，如 风能、水力能、太阳能、地热能、燃料化学能、核能等。这些能量，有 些可以以机械能的形式直接被利用，有些需经过加工转化后才能利用。 （2）二次能源。指由一次能源加工转化后的能源。各种能源及其转 换和利用情况大致如图0-l所示。 由图0-1可见，热能是由一次能源转换成的最主要形式，而后再由 热能转换成其他形式的能量而被利用。据统计，经热能这个环节而被利 用的能量在世界上占85％以上。
量，压力计的指示值为工质绝对压力与压力计所处环境绝对压力之差。 一般情况下，压力计处于大气环境中，受到大气压力pb的作用，此时压 力计的示值即为工质绝对压力与大气压力之差。当工质绝对压力大于大 气压力时，压力计的示值称为表压力，以符号pg表示，可见
热力学第二定律参考答案
热力学第二定律参考答案热力学第二定律参考答案热力学第二定律是热力学中的一条基本定律，它描述了热量的自然流动方向和热量转化的不可逆性。
热力学第二定律的提出和发展，对于我们理解自然界中的热现象和能量转化过程具有重要的意义。
本文将从热力学第二定律的历史背景、基本原理和应用等方面进行探讨。
热力学第二定律的历史背景可以追溯到19世纪初，当时物理学家们开始对热现象进行深入研究。
在这个时期，人们普遍认为热量是一种物质，即所谓的“热质”。
然而，随着科学的发展，人们逐渐认识到热量并不是一种物质，而是一种能量形式。
这一认识的转变为热力学第二定律的提出奠定了基础。
热力学第二定律的基本原理可以用不同的表述方式来描述，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是自发地从高温物体传递到低温物体。
这个表述可以用来解释为什么我们感觉到的热量总是从热的物体流向冷的物体。
开尔文表述则指出，不可能通过循环过程将热量完全转化为功而不产生其他影响。
这个表述可以用来解释为什么我们无法制造一个永动机，即从热源中获取无限的能量。
热力学第二定律的应用涵盖了广泛的领域，其中最重要的应用之一是热机的效率。
热机是将热能转化为功的装置，如汽车发动机和蒸汽机等。
根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，总是存在一定的能量损失。
这个能量损失被称为热机的热损耗，它限制了热机的效率提高的上限。
因此，热力学第二定律对于热机的设计和改进具有指导作用。
除了热机，热力学第二定律还可以应用于其他领域，如能源转化和环境保护等。
能源转化是指将一种形式的能量转化为另一种形式的能量，如化学能转化为电能。
根据热力学第二定律，能源转化过程总是伴随着能量的损失，因此我们需要在能源转化过程中尽量减少能量损失，提高能源利用效率。
环境保护方面，热力学第二定律的应用可以帮助我们理解能源消耗和环境污染的关系，从而制定相应的环境保护政策和措施。
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第一次习题课 (热力学第一定律、第二定律)讲解
4. 什么是自发过程？自发过程的共同 特征是什么？
在一定条件下，能够自动进行的过程就 是自发过程。 特点： 一切自发过程都有一定的方向和限度， 不可能自动发生其逆过程； 要使发生自发过程的系统复原，环境中 必然留下热功转化的痕迹； 自发过程是不可逆过程。
5. 熵是量度系统无序度的热力学状态函数。下列情 况哪一种物质的摩尔熵值更大？（1）室温下的纯铁 和碳钢；（2）0℃的液态水和固体冰。
溶化过程：ΔU1=ΔH1=nΔfusHm=1×6008 J· mol-1=6.008KJ 升温过程：ΔU2=ΔH2=NCv,m(T2-T1) =1mol×75J· K-1· mol· -1×(373.15-273.15)=7.5KJ 蒸发过程:ΔH3=nΔvapHm=1mol×44011J· mol-1=44.011KJ 假设水蒸气为理想气体：ΔU3=ΔH3-PΔV 液体体积可以忽略：PΔV= PV气 =nRT=1×8.314×373.15=3.102 KJ ΔU3=ΔH3-PΔV=44.011-3.102=40.909KJ ΔU=ΔU1+ΔU2+ΔU3=6.008+7.5+40.909=54.417 KJ ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=6.008+7.5+44.011=57.519KJ
(2) 对反抗恒外压的绝热不可逆膨胀过程，根据 热力学第一定律及体积功的定义有：
W＝ΔU＝nCv,m(T2－T1)＝－Psur(V2－V1) ＝－ Psur(V2－V1) ＝－101.325(11.95－nRT1/P1)
＝－ 101.325(11.95－1×8.314×298.2/607.95)
＝－797.6 J T2＝T1－797.6/(1.5×8.314) ＝298.2－64.0 ＝234.2K
(完整版)第二章习题解答
第二章 热力学第二定律思考题答案一、是非题1 × 2√ 3× 4× 5× 6× 7× 8√ 9√ 10× 11× 12× 13× 14× 15× 16× 17× 18× 二、选择题1．C 2．D 3．C 4．C 5．D 6．A 7．B 8．D 9．A 10．A 11．A习 题1. 2mol 理想气体由500kPa ，323K 加热到1000kPa ，373K 。
试计算此气体的熵变。
（已知该气体的C V ,m =25R ） 解：由于实际过程不可逆，要求此过程的熵变，设计定压可逆与定温可逆两途径实现此过程，如下图所示：1212,,,ln ln 1121212121p pR T T C dp p RT T T dT C Vdp TTdT C TVdpdH T pdV Vdp pdV dH T pdV dpV dH TpdVdU T Q S m p p p T T m p p p T T m p rm -=-=-=-=+--=+-=+==∆⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰δ11212,1212,64.65001000ln 2323373ln 272ln ln )(ln ln -⋅=⨯-⨯=-+=-=∆K J kPakPa R mol K K R mol p pnR T T R C n p p nR T T nC S m V m p2. 在20℃时，有1molN 2和1molHe 分别放在一容器的两边，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比较之。
解：分别考虑假设N 2由V A 定温可逆膨胀至2V A ，同理He 由V A 定温可逆膨胀至2V A△S 1 = n (N 2)R ln2 △S 2 = n (He)R ln2所以系统的 △S = △S 1+△S 2 = n (N 2) R ln2 + n (He) R ln2= 2×1mol×8.314 J ·mol -1·K -1×ln2 = 11.52J.K -1而实际过程系统没有与环境交换热和功，则 TQ= 0 即 △S >TQ 3. 1 mol 双原子理想气体，温度为298.15 K ，压强为p θ，分别进行：(1)绝热可逆膨胀至体积增加1倍；(2)绝热自由膨胀至体积增加1倍。
第1章 化工热力学基础
a = 0.42748 R 2Tc2.5 pc
m = 0.48508 + 1.55171 ω − 0.15613 ω 2 A = ap R 2T 2 B = bp RT
《高等化工热力学》第1章
(4) Peng-Robinson(PR)方程 方程
Peng-Robinson (PR，1976)方程和 方程和SRK方程具有相似的 ， 方程和 方程具有相似的 特征，在计算饱和蒸气压、液体密度等更为准确一些。 特征，在计算饱和蒸气压、液体密度等更为准确一些。
《高等化工热力学》第1章
1.1.1 理想气体状态方程
EOS for Ideal Gas 理想气体的(1)分子没有体积， 分子之间没有作用力 分子之间没有作用力， 理想气体的 分子没有体积，(2)分子之间没有作用力， 分子没有体积 为概念上的气体。真实气体只有在压力很低(常压以下 、或 为概念上的气体。真实气体只有在压力很低 常压以下)、 常压以下 温度很高(高于 ℃)的条件下才接近理想气体。实验数据证 高于200℃ 的条件下才接近理想气体 实验数据证 的条件下才接近理想气体。 温度很高 高于 积仅仅是温度的函数： 这种气体的pV积仅仅是温度的函数 明，这种气体的 积仅仅是温度的函数：
R = 8 .314413 ( J .mol
−1
⋅ K −1 )
《高等化工热力学》第1章
1.1.2 立方型状态方程 (Cubic EOS)
理想气体中假设： 理想气体中假设：分子没有体积和分子之间没有相互 作用力，故真实气体的状态方程主要从分子体积(斥力项 斥力项， 作用力，故真实气体的状态方程主要从分子体积 斥力项，b) 和分子相互作用能(引力项 引力项， 两个方面对理想气体方程进行 和分子相互作用能 引力项，a)两个方面对理想气体方程进行 修正。立方型方程是对理想气体方程最直接的修正， 修正。立方型方程是对理想气体方程最直接的修正，因为这 些方程可以展开为摩尔体积V的三次方多项式 的三次方多项式， 些方程可以展开为摩尔体积 的三次方多项式，故称立方型 方程(Cubic Equations of State)。 方程 。 立方型方程有许多，这里重点介绍: 立方型方程有许多，这里重点介绍 (1) van der Waals (vdW)方程 方程 (2) Ridlich-Kwang (RK)方程 方程 (3) Soave-Ridlich-Kwang (SRK)方程 方程 (4) Peng-Robinson (PR)方程。 方程。 方程
可逆电池的电动势及其应用new
（—）H2(pH2) + 2OH-(m) - 2e- → 2H2O(l) （+） H2O(l) + 1/2O2 (pO2 ) + 2e- → 2OH- (m) Cell: H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l)
E ＝ φ + － φ- ＝ φ 右 － φ左
（2） 对于一电池体现式，按规则（1）计算出E，若E >0, 则表白该体现式真实代表一种电池；若E <0, 则表
白该体现式并不真实地代表一种电池，要正确体现电 池，需将体现式中左右两极互换位置。
为何？
二. 电池体现式与化学反应式“互译”
1. 由电池体现式写出电极和电池反应
2. 由电池反应设计成电池
抓住三个环节（三点原则）：
（1）拟定电解质溶液 （2）拟定电极 （3）复核反应
2. 由电池反应设计成电池
例1. H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l) 例2. Ag(s) + 1/2Hg2Cl2 (s) → AgCl(s) +Hg(l) 例3. Fe2+(a(Fe2+)) +Ag+ (a(Ag+)) → Fe3+(a(Fe3+)) +Ag (s) 例4. AgCl (s) → Ag+ (a(Ag+)) + Cl- (a(Cl- ))
例1. H2(pH2) + 1/2O2 (pO2 ) → H2O(l)
（—） Pt(s)|H2(pH2) | H+ ( a (H+))
动力气象-第二章(连续方程、热力学方程-new)
之为平流变化项，是因水平面上温度分布不均
匀，而大气运动产生的变化；右方第4项为对流
变化项，是因大气垂直运动及垂直方向上温度
分布不均匀产生的变化。
7
全导数和局地导数
8
引入算子符号：
i j k x y z
V ui vj wk
dT T u T v T w T
dt t
x y
z
dT dt
大家好
1
第二章 描写大气运动的基本方程组 本章主要内容
一．运动方程 二．连续方程（拉格朗日观点、欧拉观点） 三．状态方程（理想气体） 四．热力学方程（位温） 五．局地直角坐标系中基本方程组
2
请简短介绍自己：
1. 姓名 2. 工作单位（目前从事的岗位） 3. 毕业学校（毕业时间、所学专业） 4. 学习过哪些气象相关课程？
（＞0为源，＜0为汇）。
39
水汽质量守恒方程
40
(u)xyz
16
x
各方向的流入量：
x:
( u ) x y z
x
y : ( v ) x y z y
z : ( w ) x y z z
固v)(w )]xyz
x y z
17
单位体积元中质量的净流入率为：
[(u)(v)(w)]
x y z
它必须等于单位体积质量的增加率：即密度
Tv(10.608q)T
q：比湿 Tv：虚温
R有时用Rd表示
23
24
Cp为干空气定压比热，Cv为干空气 定容比热， Cp=Cv+R。 Cp=1004J·K-1·kg-1 ; Cv=717J·K-1·kg-1
R=287J·K-1·kg-1 ; =Cp/Cv=1.4
化工热力学与物理化学
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
06
未来化工热力学与物理化学的发展方 向
可再生能源的开发与利用
可再生能源的重要性
随着化石燃料的逐渐枯竭，可再生能 源的开发与利用成为了全球关注的焦 点。这不仅有助于环境保护，还能推 动能源结构的转型和可持续发展。
技术进步与挑战
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
03
化工过程中的热力学与物理化学
相平衡
相平衡
相平衡是热力学中的一个重要概念，它描述了不同物相之 间平衡共存的状态。在化工过程中，相平衡的研究对于了 解物质分离和提纯的原理至关重要。
相平衡计算
通过计算相平衡常数，可以确定不同物相之间的平衡组成 。这些计算对于优化分离过程和提高产品质量具有重要意 义。
反应机理
反应机理是描述化学反应过程中各个步骤的详细机制。了解反应机理有助于深入理解化学反应的本质， 并为新工艺的开发提供理论支持。
表面化学与催化作用
01 02
表面化学
表面化学是研究表面活性物质相互作用和变化的学科。在化工过程中， 表面化学的研究对于理解物质在表面的吸附、反应和扩散机制具有重要 意义。
目前，太阳能、风能、水能等可再生 能源的技术已经取得了一定的进展， 但仍面临成本、稳定性、储能等问题 。未来需要加大研发力度，提高技术 成熟度和经济性。
超临界流体技术的研究与应用
要点一
超临界流体的特性
要点二
应用领域与前景
超临界流体具有介于液体和气体之间的特性，具有高扩散 系数、低粘度、高溶解度等优点，在化工、医药、环保等 领域有广泛应用前景。
ERA
热力发电站
热力学第二定律-new
19-2 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理
一、可逆过程与不可逆过程
1、可逆过程：
如果一个过程进行时，外界的一个微小的改变可以使该 过程反向进行，并且使系统和外界能同时回到初态
说明
无摩擦的准静态过程
1）可逆过程 —— 理想化的概念
2）实现的条件:过程无限缓慢,没有耗散力作功。
u
例如：气体膨胀和压缩
缓缓压缩、缓缓膨胀
• 总熵变化
S 总
S 10 . 102 J / K
二、 自由膨胀的不可逆性
1、绝热自由膨胀过程的熵变
1摩尔气体绝热自由膨胀，由V1 到V2 ，求熵的变化。
Q 0 是否
S 0
？
设计一可逆过程来计算
P
1 a
b
3 2
解：
a)设计一可逆等温膨胀过程
V
V1
2
V2
V2 RdV 2 pdV dQ S 2 S1 1 1 V1 T T V V2 R ln 0 V1
2、不可逆过程： 在不引起其它变化的条件下，不能重复正过程的 每一个状态的过程。
讨论：
a. 自然界中一切自发过程都是不可逆过程。 b. 不平衡和耗散等因素的存在，是导致过程不可 逆的原因，只有当过程中的每一步，系统都无 限接近平衡态，而且没有摩擦等耗散因素时， 过程才是可逆的。 c. 不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程， 而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。
S Si
i 1
N
dQ TdS
TdS dE PdV
例：1kg 0 oC的冰与恒温热库（t=20 oC ）接触， （熔解热λ=334J/g）, 最终系统熵的变化多少？
解： • 冰融化成水的过程
热力学第二定律题解-new
7、某理想气体与温度为TK的大热源相接触， 作等温膨胀，吸热QJ，所做的功是变到相同终 态的最大功的20%，求系统的熵变。
解： 理想气体等温膨胀有：
U 0
而 W0=0.2WR =-Q
Q W
WR =5Q
∴QR= 5Q
5Q S T
8、将1mol苯蒸汽由80.1℃、40530Pa冷凝成 60℃、101325Pa的液体苯，求此过程的S。已 知苯的正常沸点为80.1℃，苯的气化热 30878J mol1 ，苯的比热容为1.799J g 1 K 1。 为 假设苯蒸气可视为理想气体。 解： C6H6(g),80.1℃,p1 S
解：
S m (473K) S m (298K) 373
C p ,m
298
473 C p , m lg H m dT dT 373 T Tb T
373 40670 473 69.94 75.3ln 30.1ln 11.3 10 3 100 298 373 373 204.15J K -1 mol 1
个过程，从50 dm3膨胀到100 dm3，计算各过程
的Q，W，U，H及S。(1)可逆膨胀；(2)膨
胀过程所作的功等于最大功的50 %；(3)向真空
膨胀。
解：（1）理想气体等温可逆膨胀 U = 0，H = 0
V Q W nRT ln 1728 .85 J V
2 r 1
Q S 5.76 J K · T
Q=U= H-nRT
=40.67×103-8.314 ×373=37.57kJ· -1 mol
Q 37.57 103 1 S (2) 100.72J K T 373
S= S(系)+ S(2)=8.31J· -1＞0 K
物理化学(上)智慧树知到答案章节测试2023年黑龙江工程学院
绪论单元测试1.化学学科一共有几大基础课（）。
A:分析化学B:无机化学C:有机化学D:物理化学答案:ABCD2.物理化学是应用物理学的原理和实验手段，来研究化学变化最一般规律的科学。
（）A:对B:错答案:A第一章测试1.气体体积不能反映气体分子本身体积大小。
（）A:对B:错答案:A2.临界温度越高，则该气体越难液化。
（）A:错B:对答案:B3.在温度和体积一定的情况下，想象气体分子间引力突然消失，则气体对容器产生的压力会（）。
A:不变B:升高C:减小D:不确定答案:B4.在临界点处，饱和液体的摩尔体积Vm（l）与饱和气体的摩尔体积Vm（g）的关系是（）。
A:Vm（l）= Vm（g）B:不确定C:Vm（l）> Vm（g）D:Vm（l）< Vm（g）答案:A5.范德华气体方程式中的常数a和b应取何值？（）A:b小于零B:都大于零C:都小于0零D:a小于零答案:B6.空气组成体积份数为：N278%，O221%，Ar1%，在20℃和98.kPa下，空气的密度为（）。
A:0.87g·L-1B:0.97 g·L-1C:1.23 g·L-1D:1.17 g·L-1答案:D7.二氧化碳空钢瓶在工厂车间充气时(车间温度为15℃)会发现,当充气压力表达到一定数值后就不再升高，而钢瓶的总质量却还在增加，其原因是（）。
A:钢瓶容积增加B:钢瓶中出现液态二氧化碳C:钢瓶中出现干冰和钢瓶中出现液态二氧化碳D:钢瓶中出现干冰答案:D8.一定温度压力下(假设温度高于波义耳温度TB),Vm（真实气体）与Vm（理想气体）相比（）。
A:Vm（真实气体）＞Vm（理想气体）B:不确定C:Vm（真实气体）＜Vm（理想气体）D:Vm（真实气体）=Vm（理想气体）答案:A9.在温度体积恒定的容器中含有A和B两种理想气体，这时A的分压和分体积分别为PA和VA，若在容器中再加入一定量的理想气体吸，则PA和VA 的变化为（）。
卡诺定理的证明
则有 NA
NQ1
> NN′′QA′′1 ,
率 ,与工作物质无关.
NQ1 < N′Q′1 , 即 N′Q′1 - NQ1 > 0
又 ∵ NA = NQ1 - NQ2 N′A′= N′Q′1 - N′Q′2 ⊥ N′Q′1 - NQ1 = N′Q′2 - NQ2
⊥ N′Q′2 - NQ2 > 0
文章编号 :1008 - 1402 (2009) 04 - 0629 - 03
Vol . 27 No. 4 J uly 2009
卡诺定理的证明①
董艳红
(佳木斯大学 ,黑龙江 佳木斯 154007)
摘 要 : 介绍了普通物理热学中卡诺定理的三种证明方法并加以比较 ,其中给出利用克劳修斯 不等式证明的新方法 ,简便 、易懂. 关键词 : 卡诺定理 ;证明方法 ;热力学第二定律 ;热机效率 中图分类号 : O552. 4 + 22 文献标识码 : A
NA = N′A′
若把甲机的 N 次正循环和乙机的 N′次逆循环 可证得η′≯η. 因此必证得η = η′. 即证明了卡诺
看作是一个总的联合机循环 ,联合机循环自动的把 定理第一条.
热量 N′Q′2 - NQ2 从低温热源传至高温热源 ,因此
2) 证明定理第二条
违反了热力学第二定律的克劳修斯表述 ( T1 > T2 ) ,如图 1 所示 ,故假设不成立 ,即有 η ≯η′.
(2) 在相同的高温热源和相同的低温热源间工 作的一切不可逆热机其效率不可能大于可逆机效
当选择循环次数 ,使 NA
=
N′A′,则甲 :η =
A Q1
=
NA NQ1
;乙 :η′=
A′ Q′1
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1
（2）Q =－W = 50 % Wr = 86444 J S = 576 J· K1，U = 0，H = 0 （3）Q = 0，W = 0，U = 0，H = 0 S = 576 J· K1
2、在101.325kPa下，将150g 0℃的冰放入1kg 25℃的水中熔化，假设这是一个孤立系统，计 算该过程的熵变。已知0℃时冰的熔化热为 6020 J· mol-1，水的比热容为4.184J· K-1· g-1。 解： n(H2O,s)=150/18=8.33mol
3、10mol理想气体从40℃冷却到20℃，同时体 积从250dm3变化到50dm3，如果该气体的定压 1 摩尔热容为 29.20J mol 1 K ，求此过程的 S 。
解：
T2 V2 S nCV ,m ln nR ln T1 V1 293 50 10 (29.2 8.314) ln 10 8.314 ln 313 250 1 13.79 133.81 147.6J K
3. 把100℃、101.325kPa下的水向真空蒸发为同温 同压下的水蒸气，已知水的汽化热为41kJmol-1， -1 109J· K8.31J· K 则ΔS（系）_______ ， ΔS( 总 ) _______ ， 1 0 。 ΔG_______
4. 在外压恒定为101325 kPa，温度恒定为10℃ H O ( s )， 时，发生相变过程H2O ( l ) 2
个过程，从50 dm3膨胀到100 dm3，计算各过程
的Q，W，U，H及S。(1)可逆膨胀；(2)膨
胀过程所作的功等于最大功的50 %；(3)向真空
膨胀。
解：（1）理想气体等温可逆膨胀 U = 0，H = 0
V Q W nRT ln 1728.85J V
2 r 1
Q S 5.76J · K T
S R ni ln xi 2R ln 0.5 2 8.314ln 0.5 11.53J K
1
6、在绝热容器中，将1kg20℃的水和2kg80 ℃ 的水混合，求此过程的S。设水的平均比热 容为4.18kJ· K -1· kg-1。 解： 1×c(t-20)=2 ×c(80 - t) t=60℃; T=333K
热力学第二定律题解
一、选择题 (C)1.理想气体在等温条件下，经恒外压压缩
至稳定，变化中体系熵变及环境熵变应为：
(A)ΔS体>0,ΔS环<0 (C)ΔS体<0,ΔS环>0 (B)ΔS体>0,ΔS环=0 (D)ΔS体<0,ΔS环=0
(B) 2. 已知反应
CuO(s)==Cu(s)+1/2O2(g)
的r S ，则该反应的r G 将随温度的升高而： (A)增大；(B)减小；(C)不变；(D)无法确定。 ( C )3. 300K时，2mol某理想气体的吉布斯函数G 与亥姆霍兹函数A的差值为： (A) G-A=1.247kJ； (B) G-A=2.494kJ；
8.33×6020+150 ×4.184(T2-273)+1000 ×4.184(T2-298)=0 解之得： T2=284.3K
S= S1+ S2=10.12J· K-1
8.33 6020 2பைடு நூலகம்4.3 S1 150 4.184 ln 209.14J K 1 273 273 284.3 S2 1000 4.184 ln 199.02J K 1 298
此过程的Sm < 0 ； Hm < 0 ； Gm < 0 ； Am < 0 ；环境的熵变S(环) > 0 ； S(隔) > 0 。 （选填 > 0 ，= 0 ，< 0或不能确定） = A。 5. 理想气体经等温压缩过程，其G_____ （选填 >，=，<）
三、计算题 1、1 mol理想气体在300K下，分别经过下列三
T 333 S1 m1 c ln 1 4.18 ln 534.9J K 1 T1 293 T 333 S2 m2 c ln 2 4.18 ln 487.6J K 1 T2 353
Q=U= H-nRT
=40.67×103-8.314 ×373=37.57kJ· mol-1
Q 37.57 103 1 S (2) 100.72J K T 373
S= S(系)+ S(2)=8.31J· K-1＞0
5、恒温恒压下将1mol H2与1mol O2混合，计算 此过程的熵变。假设H2与O2为理想气体。 解：
4、1mol水在100℃，101.325kPa下向真空蒸发， 变成100℃，101.325kP的水蒸汽，试计算此过程 的S系、S环、S总，并判断此过程是否自发过 g 1 程。已知水的蒸发热 l Hm 40.67kJ mol 。
g 3 H 40.67 10 解： S (系) l m 109.03J K 1 T 373
m m
(C) G-A=4.988kJ ； (D) G-A=9.977kJ
(A)4. CO经过一个不可逆循环，其
(A)U=0，H=0； (B)S＞0，U=0；
(C)G＜0，U=0； (D)A＜0，U=0。
(B)5. 下列过程中系统的G 0的是 (A)水在0º C常压下结成冰； (B) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)在大气中进行； (C) 水在其正常沸点气化； (D) 100C、液态水向真空蒸发成同温同压的气态 水。
二、填空题
1. 下述三个反应:
(1)
(2)
S(s)+O2(g)=SO2(g)
H2(g)+O2(g)=H2O2(l)
(3)
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
按ΔrSm增加的顺序为(2)(1)(3)。
2. 实际气体经历一不可逆循环过程，体系的ΔS = 0, ΔG = 0。（选填 >，=，<）