3第三章 热力学第二定律 自测题
物理化学 热力学第二定律自测题
12. 在270K、pΘ下，1mol过冷水经恒温恒压过程凝结 、 过冷水经恒温恒压过程凝结 为冰，则体系及环境的熵变为 为冰， （ B ） （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 > 0 ）
均为恒T， 过程 过程， △S1 = △SN2 + △SAr ，均为恒 ，V过程，故： △SN2 = △SAr = 0 → △S1 = 0 又是恒T， 过程 过程， △S2 = △SN2，又是恒 ，V过程，故： △S2 = 0
16.
单原子理想气体的 CV ,m = 则
−1
∂T ∂S p
−1 −1 −1 −1 −1
∂T ∂S p
CV 1 . 5 R 3 ∂T = = = 0 .6 = ∂S V C p 2.5 R 5
17. 某非理想气体服从状态方程 pV = nRT + bp（b为大 （ 为大 于零的常数） 该气体经历恒温过程， 于零的常数），1mol该气体经历恒温过程，体积从 1 该气体经历恒温过程 体积从V 变至V 则其熵变△ 变至 2，则其熵变△S =
三、问答题 19. 欲提高卡诺机的效率， 可以增加两个热源的温差， 若增加 欲提高卡诺机的效率，可以增加两个热源的温差， 的温差为△ ， 问是保持低温热源的温度T 不变， 的温差为 △ T，问是保持低温热源的温度 1 不变 ， 来提高高温 热源的温度T 有利，还是保持高温热源的温度T 不变， 热源的温度 2有利，还是保持高温热源的温度 2不变，而降低 低温热源的温度T 有利？ 低温热源的温度 1有利？ 确定后， 答：当△T确定后，保持 2不变降低 1对提高热机效率有利。 确定后 保持T 不变降低T 对提高热机效率有利。 因为 η = 1 −
热力学第二定律自测题+答案学习资料
1、理想气体经绝热可逆膨胀至一定的终态，该过程中体系的熵变ΔS体及环境的熵变ΔS环应为：(D )(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=02、下列四种表述：(2) 应改成“隔离体系经历一自发过程总是d S > 0”。
(3) 应改成“自发过程的方向就是使隔离体系混乱度增加的方向”。
(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，体系的熵变为零两者都不正确者为：( C)(A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3) (D) (1)，(4)(B) 因为绝热可逆ΔS = 0 ，绝热不可逆∆S > 0。
所以状态函数S不同，故终态不能相同。
(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) 可达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定4、下列表达式中不正确的是：(B)(A) (∂U/∂V)S = -p（适用于任何物质）(B) d S = Cp dln(T/K)- nR dln(p/p∃) （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）5、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: ( )(C) 因为Q R= 0 故ΔS = 0(A) ΔU= 0 (B) ΔA= 0 (C) ΔS= 0 (D) ΔG = 06、在下列结论中,正确的划“√”，错误的划“×”。
下列的过程可应用公式△S =nR ln(V2/V1) 进行计算：(1) 理想气体恒温可逆膨胀( √) (2) 理想气体绝热可逆膨胀( ×)(3) 373.15 K 和101.325 kPa 下水的汽化( ×) (4) 理想气体向真空膨胀( √)7、将1 mol 甲苯在101.325 kPa，110 ℃（正常沸点）下与110 ℃的热源接触，使它向真空容器中汽化，完全变成101.325 kPa 下的蒸气。
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。
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3章第二定律自测题
第3章 第二定律自测题1．由热力学第二定律可知，在任一循环过程中( )。
(A)功与热都可以完全互相转换；(B)功可以完全转变为热，而热却不能完全转变为功； (C)功与热都不能完全互相转换；(D)功不能完全转换为热，而热却可以完全转变为功。
2．在封闭系统内发生任何绝热过程的S ∆( )。
(A)一定是大于零；(B)一定是小于零；(C)一定是等于零；(D)可能是大于零也可能是等于零。
3．在隔离系统内发生任何明显进行的过程，则此过程系统总的熵变iso S ∆( )。
(A)＞0；(B)＝0；(B)＜0；(D)条件不全无法确定。
4．在绝热、恒压、W '＝0的封闭系统内，发生下列化学过程：C 2H 5OH(1)＋3O 2(g)＝2CO 2(g)＋3H 2O(g)此过程的W ( )；r m H ∆( )；r m U ∆( )；r m S ∆( )。
(A)大于零；(B)等于零；(C)小于零；(D)无法确定。
5．在绝热、恒容、w′＝0的封闭系统内，发生下列反应：CH 3OH(g)＋(g)＝CO 2(g)＋2H 2O(g) 此反应的r m U ∆( )；r m H ∆( )；r m S ∆( )。
(A)＞0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。
6． 物质的量一定的双原子理想气体，经节流膨胀后，系统的压力明显下降，体积变大。
此过程的U ∆( )；H ∆( )；S ∆( )；G ∆( )；A ∆( )。
(A)>0；(B)＝0；(B)＜0；(B)不能确定。
7．物质的量一定的某实际气体，向真空中绝热膨胀之后，系统的p 与V 之积变小，温度降低，则此过程的U ∆( )；H ∆( )；S ∆( )。
(A)＞0；(B)＜0；(B)＝0；(B)不能确定。
8．加压的液态氨NH 3(1)通过节流阀而迅速蒸发为气态氨NH 3(g )，则此过程的U ∆( )；H ∆( )；S ∆( )。
(A)＞0；(B)＝0；(B)＜0；(B)不能确定。
热力学第二定律自测题+答案
1、理想气体经绝热可逆膨胀至一定的终态，该过程中体系的熵变ΔS体及环境的熵变ΔS环应为：(D )(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=02、下列四种表述：(2) 应改成“隔离体系经历一自发过程总是d S > 0”。
(3) 应改成“自发过程的方向就是使隔离体系混乱度增加的方向”。
(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，体系的熵变为零两者都不正确者为：( C)(A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3) (D) (1)，(4)(B) 因为绝热可逆ΔS = 0 ，绝热不可逆 S > 0。
所以状态函数S不同，故终态不能相同。
(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) 可达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定4、下列表达式中不正确的是：(B)(A) (U/V)S = -p（适用于任何物质）(B) d S = Cp dln(T/K)- nR dln(p/p$) （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）5、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: ( )(C) 因为Q R= 0 故ΔS = 0(A) ΔU= 0 (B) ΔA= 0 (C) ΔS= 0 (D) ΔG = 06、在下列结论中,正确的划“√”，错误的划“×”。
下列的过程可应用公式△S =nR ln(V2/V1) 进行计算：(1) 理想气体恒温可逆膨胀( √) (2) 理想气体绝热可逆膨胀( ×)(3) K 和101325 kPa 下水的汽化( ×) (4) 理想气体向真空膨胀( √)7、将1 mol 甲苯在kPa，110 ℃（正常沸点）下与110 ℃的热源接触，使它向真空容器中汽化，完全变成kPa 下的蒸气。
第五版物理化学第三章习题答案
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求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义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可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功等于不可逆热机作出的功－W。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证：（反证法）设不可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可逆热机从高温热源吸收的热相等，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的热直接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。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
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。
2025高考物理步步高同步练习选修3第三章 热力学定律热力学第二定律含答案
2025高考物理步步高同步练习选修3第三章热力学定律4热力学第二定律[学习目标] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.4.认识能量耗散，知道能源是有限的．一、热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．2．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(该表述阐述的是传热的方向性)3．热力学第二定律的开尔文表述：(1)热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．②热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q.(2)热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)4．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价(选填“等价”或“不等价”)的．二、能源是有限的1．能源：具有高品质的容易利用的储能物质．2．能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能自动聚集起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”．3．能源的使用过程中虽然能的总量保持守恒，但能量的品质下降了，能源减少了．1．判断下列说法的正误．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．(√)(2)机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能．(×)(3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．(√)(4)只要对内燃机不断地改进，内燃机得到的内能可以全部转化为机械能．(×)(5)能量耗散会导致总能量减少，也会导致能量品质降低．(×)2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明传热过程具有________．冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这________(填“违反”或“不违反”)热力学第二定律．答案方向性不违反一、对热力学第二定律的理解导学探究1．传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能．2．如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？答案(1)不是(2)不能知识深化1．自然过程的方向性(1)热传导具有方向性两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．(2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．(3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空．2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义(1)“自发地”是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下层温度不同来发电．(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除．特别提醒(1)热力学第二定律的两种表述是等价的．(2)热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．例1下列过程中可能发生的是()A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开答案 C解析根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，故D项错误．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是()A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．如果没有摩擦漏气，热机效率可以达到100%答案 A解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，C选项错误；热机效率无法达到100%，D选项错误．1．一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过程不一定均能实现．2．热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件，就都是有可能的．例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响．二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较1．两定律的比较热力学第一定律热力学第二定律区别是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机联系两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础2.两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去)将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化)不可能制违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律成的原因例3对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是()A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J 热量，则它的内能增加20 J B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加，物体对外界做功，其内能一定减少C．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律D．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体答案 A解析根据热力学第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，不能制成是因为它违背了热力学第二定律，故C错误；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误．例4(2020·全国卷)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有____．(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内答案B C解析A项符合热力学第一、第二定律．冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律．C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律．三、能源与能量耗散导学探究1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能．2．如图所示是两幅宣传节约能源的图片．请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？答案能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量．知识深化能量与能源的区别1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少．2．能源是具有高品质的容易利用的储能物质．3．能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源．例5(2021·河北巨鹿中学高二期中)关于能量和能源，下列说法正确的是()A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质提升了答案 C解析根据能量守恒定律，能量是不能被创造的，选项A错误；在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，选项B错误；根据热力学第二定律可知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项C正确；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质降低了，选项D错误．考点一对热力学第二定律的理解1．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是()A．摩擦生热的过程是可逆的B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的C．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性”D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性答案 C2．把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明() A．扩散现象没有方向B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性答案 B解析由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此，可以证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误．3．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法中正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律D．电冰箱的工作原理违背了热力学第一定律答案 B4．(2022·南通市高二开学考试)小华为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列4个设想方案，从理论上讲可行的是()A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响B．将屋顶盖上太阳能板，可用太阳能来解决照明和热水问题C．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝答案 B解析根据热力学第二定律知，在不产生其他影响时，内能不能全部转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响是不可能实现的，故A错误；利用太阳能最有前途的领域是通过太阳能电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，解决照明和热水问题，故B正确；绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故C错误；根据热力学第二定律可知，汽车尾气中各类有害气体不能自发分离，要在排气管上安装催化转化器，故D错误．5．(2021·盐城实验高中高二期中)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的答案 D解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确．考点二能源与能量耗散6．(2022·江苏省高二学业考试)关于能量和能源，下列说法中正确的是()A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源答案 D解析能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，但品质降低了，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源，选项D正确．7．(2021·江苏宜兴市张渚高级中学高二期中)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散使能量的总量减少D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性答案 D解析能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来，满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误，D正确．8.如图所示，汽缸内装有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，汽缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气．现将活塞与杆连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，所以此过程违反了热力学第二定律B．气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对答案 C解析此过程虽然是气体从单一热库吸热，全部用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故选C.9.如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是()A ．这一过程违反了热力学第二定律B ．这一过程违反了热力学第一定律C ．热水和冷水的温度将发生变化D ．这一过程违反了能量守恒定律答案 C解析 任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A 错误；吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B 错误；在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，热水一定会降温，冷水一定会升温，故C 正确；能量守恒定律是普适定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，电能也部分转化成冷水的内能，符合能量守恒定律，故D 错误．本章知识网络构建⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 内能⎩⎨⎧ 功与内能：在绝热情况下，功是内能变化的量度热与内能：只发生传热时，热量是内能变化的量度做功和传热在改变内能上是等价的热力学第一定律⎩⎨⎧ 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所 做的功的和表达式：ΔU ＝W ＋Q 能量守恒定律⎩⎨⎧ 能量守恒定律第一类永动机不能制成的原因：违背能量守恒定律热力学第二定律⎩⎪⎨⎪⎧ 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他 影响第二类永动机不能制成的原因：违背了热力学第二定律能源是有限的热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.(2021·江苏东台创新高级中学高二月考)为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作．给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷洒出来．若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体( )A ．内能不断减小B ．压强不断减小C ．外界对气体做功D ．气体对外放热答案 B解析 由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A 错误；随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B 正确；气体的体积增大，气体对外做功，而气体的内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，C 、D 错误．2．(2021·江苏南京市第十三中学高二期末)如图所示，一定质量理想气体的体积V 与温度T 关系图像，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C .则下列说法中正确的是( )A ．在A 、B 、C 三个状态中B 对应的压强最大B ．在A 、B 、C 三个状态中C 对应的压强最大C ．AB 过程中外界对气体做功，内能增加D ．BC 过程中气体吸收热量，内能不变答案 B解析 由题图图像知，状态C 的温度最高、体积最小，则由pV T＝C 知，状态C 对应的压强最大，A 错误，B 正确；AB 过程中，体积减小，外界对气体做功，温度不变，故内能不变，C 错误；BC 过程中，体积不变，外界对气体不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，D 错误．3．(2021·盐城市高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A 开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B 和C .两条虚线分别表示状态A 或C 的等温线．下列说法正确的是( )A ．气体在状态A 的内能最大B ．气体在状态C 的分子平均速率最大C ．AB 过程中，气体对外界做功，内能增加D ．BC 过程中，外界对气体做功，内能减小答案 C解析 由题图图像可知，气体在状态B 的温度最高，则气体在状态B 的内能最大，气体在状态B 的分子平均速率最大，选项A 、B 错误；AB 过程中，气体体积变大，气体对外界做功，温度升高，则内能增加，选项C 正确；BC 过程中，气体体积不变，则外界对气体不做功，气体温度降低，则内能减小，选项D 错误．4．(2021·南京市高二期末)一定质量的某种理想气体，从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图像如图所示. 已知气体处于状态A 时的温度为300 K ，则下列判断正确的是( )A ．气体处于状态C 时的温度是100 KB ．在A 、B 和C 三个状态中，状态B 的分子平均动能最大C ．从状态B 变化到状态C 过程中气体吸热D ．从状态A 变化到状态C 过程中气体内能先减小后增大答案 B解析 由题意可知T A ＝300 K ，由于A →B 的过程为等压变化，则由V A T A ＝V B T B，代入数据解得T B ＝900 K ，B →C 过程是等容变化，则由p B T B ＝p C T C，代入数据解得T C ＝300 K ，在A 、B 和C。
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。
高中选修3-3热力学第二定律 热力学第二定律的微观解释练习题测试题复习题
【成才之路】2016高中物理第10章第4、5节热力学第二定律热力学第二定律的微观解释同步练习新人教版选修3-3基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．第二类永动机不可能制成，是因为( )A．违背了能量的守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化答案：D解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律。
故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体。
故B错。
机械能可以全部转化为内能。
2．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。
其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案：C解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。
由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。
3．下列叙述中正确的是( )A．对一定质量的气体加热，其内能可能减小B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行C．物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体答案：A解析：对一定质量的气体，内能的变化既与热传递有关又与做功有关，对气体加热，气体的内能可能减小，A正确。
系统总是自发地朝着熵增加的方向进行，B错误。
温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不一定都增大，C错误。
热量在一定条件下可以从低温物体传到高温物体，D项错误。
4．从微观角度看( )A．热力学第二定律是一个统计规律B．一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大D．出现概率越大的宏观状态，熵值越大答案：ACD解析：由熵增加原理——一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，可知B错误，A、C、D正确。
(仅供参考)自测习题-第3章-热力学第二定律
10. 已知在汞的熔点—38.87 ℃附近，液体汞的密度小于固体汞的密度，因此汞
的熔点随外压增大而
，所依据的公式为
10. 1mol 理想气体在等温 T 下向真空膨胀，体积从 V1 变至 V2，吸热 Q， 其熵变为
A. ΔS =0 B. ΔS = R ln V2
V1
C. ΔS = Q > 0 D. ΔS = R ln p2
T
p1
1mol 理想气体绝热向真空膨胀，体积从 V1 变至 V2，其熵变为
A. ΔS =0 B. ΔS = R ln V2
热温商表达式δQ/T 中的 T 是什么含义？ A. 体系的摄氏温度 B. 体系的绝对温度 C. 环境的摄氏温度 D. 环境的绝对温度 6. 非理想气体经过一不可逆循环，下列表达式正确的是 A. ΔS=0 B. δQ/T=0 C. ΔS≠0 D. δQ/T>0 7. 非理想气体进行绝热可逆膨胀，那么 A. ΔS >0 B. ΔS=0 C. ΔS<0 D. 不一定 8. 熵增加原理适用于 A. 开放体系 B. 封闭体系 C. 绝热体系 D. 孤立体系 9. 理想气体进行绝热不可逆膨胀，那么 A. ΔS >0 B. ΔS=0 C. ΔS<0 D. 不一定
A. >0
B. =0 C. <0
D. 无法确定
24. 对于理想气体，下列偏微分中，数值小于零的是（ ）
A.
⎜⎛ ∂H ⎟⎞ ⎝ ∂S ⎠ p
B.
⎜⎜⎝⎛
∂H ∂p
⎟⎟⎠⎞ S
C.
⎜⎜⎝⎛
∂G ∂p
⎟⎟⎠⎞T
25. 下列关系式中，适合于理想气体的是（
D.
⎜⎜⎝⎛
∂S ∂p
⎟⎟⎠⎞T
3热力学第二定律
3热力学第二定律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＋∑=1BBμd n B，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。
（）3、处在对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同。
( )。
4、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。
( )5、隔离系统的熵是守恒的。
（）6、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
（）7、绝热过程都是定熵过程。
（）8、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
（）9、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。
( )10、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。
（）11、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。
（）12、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。
（ ）13、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。
（ ）14、对于一定的始终态，可逆过程的熵变小于不可逆过程的熵变。
（ ）15、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， （ ）16、一定温度下的乙醇水溶液，可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。
（ ）17、只要始、终状态一定，不管由始态到终态进行的过程是否可逆，熵变就一定。
（ ）18、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。
（ ）19、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。
（ ）20、气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q = 0，故其熵变等于零。
衡水学院-《物理化学》第三章-热力学第二定律-作业及答案
⑴系统与100℃的热源接触；
⑵系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；
⑶系统依次与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触；
解：
[145-20]将温度均为300 K，压力均为100 kPa的100dm3的H2(g)与50dm3的CH4(g)恒温恒压下混合，求过程的ΔS。假定H2(g)和CH4(g)均可认为是理想气体。
解：
[146-25]常压下冰的熔点为273.15 K，比熔化焓Δfush=333.3J·g-1，水的比定压热容cp= 4.184 J·g-1·K-1。系统的始态为一绝热容器中1kg，353.15 K的水及0.5kg，273.15 K的冰。求系统达到平衡后，过程的ΔS。
解：
[148-37]已知在100 kPa下水的凝固点为0℃，在-5℃时，过冷水的比凝固焓 ，过冷水和冰的饱和蒸气压分别为 及 。今在100 kPa下，有-5℃1 kg的过冷水变为同样温度、压力下的冰，设计可逆途径，分别按可逆途径计算过程的ΔG及ΔS。
解：
[148-38]已知在-5℃，水和冰的密度分别为 和 。在-5℃，水和冰的相平衡压力为59.8MPa。今有-5℃的1 kg水在100 kPa下凝结成同样温度下的冰，求过程的ΔG。假设，水和冰的密度不随压力改变。
水 ①
氯仿 ②
①-②得：
解得： 即262.9℃
(1)p2=10MPa
⑵T2= 238.15K
解：(1)
解得：T2= 234.9K
⑵
解得：p2=61.5MPa
第3章 热力学第二定律自我测试题
第三章热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
4．绝热可逆过程的∆S = 0，绝热不可逆膨胀过程的∆S > 0，绝热不可逆压缩过程的∆S < 0。
5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。
6．由于系统经循环过程后回到始态，∆S= 0，所以一定是一个可逆循环过程。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中∆S = 0，不可逆过程中∆S > 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10．自发过程的熵变∆S > 0。
11．相变过程的熵变可由∆S = ∆H/T 计算。
12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变∆S = ∆H/T >0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。
19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得G = 0。
20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，∆U= 0，代入热力学基本方程d U= T d S - p d V，因而可得d S= 0，为恒熵过程。
二、单选题：1．∆S = ∆H/T适合于下列过程中的哪一个？(A) 恒压过程； (B) 绝热过程；(C) 恒温过程； (D) 可逆相变过程。
2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：(A) 跑的最快； (B) 跑的最慢；(C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。
3热力学第二定律
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＋∑=1BBμd n B，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。
（）3、处在对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同。
( )。
4、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。
( )5、隔离系统的熵是守恒的。
（）6、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
（）7、绝热过程都是定熵过程。
（）8、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
（）9、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。
( )10、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。
（）11、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。
（）12、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。
（）13、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。
（）14、对于一定的始终态，可逆过程的熵变小于不可逆过程的熵变。
（）15、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，（）16、一定温度下的乙醇水溶液，可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。
（）17、只要始、终状态一定，不管由始态到终态进行的过程是否可逆，熵变就一定。
（）18、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。
（）19、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。
（）20、气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q = 0，故其熵变等于零。
（）21、理想气体的熵变公式∆S nCVVnCpp p V=⎛⎝⎫⎭⎪+⎛⎝⎫⎭⎪,,ln lnm m2121只适用于可逆过程。
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。
物化自测题部分答案(1)
第一章:气体的PVT 关系一、选择题1. 在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压和分体积分别是A p 和A V 。
若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的变化为（ C ）。
（A ）A p 和A V 都变大 （B ） A p 和A V 都变小（C ） A p 不变，A V 变小 （D ） A p 变小，A V 不变2. 在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的物质的量、分压和分体积分别为n A ，p A ，V A 和n B ，p B ，V B 容器中的总压为p 。
试判断下列公式中哪个是正确的（ A ）。
（A ）A A p V n RT = （B ）B A B ()pV n n RT =+（C ）A A A p V n RT = （D ）B B B p V n RT =3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==⨯。
有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ⨯，这时氢气的状态为（ B ）。
（A ）液态 （B ）气态 （C ）气-液两相平衡 （D ）无法确定4. 在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为101.325 kPa 的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压为（D ）。
（A ）等于零 （B ）大于101.325 kPa（C ）小于101.325 kPa （D ）等于101.325 kPa5. 真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理（ C ）。
（A ）高温、高压 （B ）低温、低压（C ）高温、低压 （D ）低温、高压6. 在298K 时，地面上有一个直径为1m 的充了空气的球，其压力为100kPa ，将球带至高空，温度降为253K ，球的直径胀大到3m ，此时球内的压力为（D ）。
（A ）33.3 kPa （B ）9.43 kPa （C ）3.14 kPa （D ）28.3 kPa7. 真实气体液化的必要条件是（ B ）。
第3章热力学第二定律
P199复习题1、指出下列公式的适用范围：（1）∑-=∆BB B mix x n R S ln ：理想气体或理想溶液的等温、等压混合过程。
（2）22,,121121ln ln T T p m V mT T nC nC p V S nR dT nR dT p T V T ⎛⎫⎛⎫∆=+=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰：理想气体的物质的量一定从T 1，p 1，V 1到T 2，p 2，V 2的过程。
（3）dU=TdS －pdV ：单组分均相封闭系统只做体积功的过程。
（4）G Vdp ∆=⎰：单组分均相封闭系统只做体积功的等温过程。
（5）S ∆、A ∆、G ∆作为判据时必须满足的条件：熵判据：用于隔离系统或绝热系统：dS U ，V ，Wf ＝0≥0。
亥姆霍兹自由能判据：在等温容下不作其它功的条件下，过程总是沿着A 降低的方向进行，直到A 不再改变，即dA ＝0时便达到该条件下的平衡态。
吉布斯自由能判据：等温等压下不作其它功的条件下，过程总是沿着G 降低的方向进行，直到G 不再改变，即dG ＝0时便达到该条件下的平衡态。
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。
答：前半句错。
自发过程一定是不可逆的，而并不是所有的不可逆过程都是自发的。
对有些不可逆过程通过对其做功，可使它自发进行。
（2）凡是熵增加的过程都是自发过程。
答：错。
熵判据用于隔离系统或绝热系统：dS U ，V ，Wf ＝0≥0。
（3）不可逆过程的熵永不减少。
答：错。
对于隔离系统或绝热系统中发生的不可逆过程的熵永不减少。
（4）系统达到平衡时，熵值最大，Gibbs 自由能最小。
答：错。
在隔离系统或绝热系统中，系统达到平衡时，熵值最大。
在等温等压下不作其它功的系统中，系统达到平衡时，Gibbs 自由能最小。
（5）当某系统的热力学能和体积恒定时，0S ∆<的过程不可能发生。
答：错。
对于隔离系统或绝热系统热力学能和体积恒定时，0S ∆<的过程不可能发生。
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第三章热力学第二定律(1)
第一组
选择填空：
1.热力学第二定律的经典表述方式很多，下面哪种说法不是热力学第二定律。
（）
A. 热不能自动从低温物体流向高温物体，而不引起其它变化；
B. 不可能从单一热源吸热做功而不产生其它影响；
C.第一类永动机是不可能的；
D.第二类永动机是不可能的
2. 封闭系统中任意绝热可逆过程的熵变∆S（）。
A.>0；
B. < 0；
C. = 0；
D. 无法确定
3．根据熵的统计意义(混乱度的量度）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
4. 热力学第三定律的表述为（）。
A. 0K时固体的熵等于零；
B. 标准状态下固体的熵等于零；
A.标准状态下完美晶体的熵等于零； D. 0K时完美晶体的熵等于零
5. 将100℃、101.325 kPa的1 mol水置于密闭真空容器中，蒸发为同温同压下的水蒸气，过
程的下列各量何者等于零？（）
A.∆G；
B. ∆H；
C. ∆S(系)；
D. ∆S(环)
6. 上题中的∆G可否作为过程能否自发进行或达到平衡的判据？（）。
A. 可以；
B. 不可以；
C. 无法确定
7. 一定量的某真实气体，经节流膨胀后使系统的温度下降，p、V之积变大，此过程的下列各量何者小于零？（）
A.Q；
B. ∆H；
C. ∆U；
D. ∆S
8. 2 mol 某理想气体，其C V ,m =2.5R ，由600 K 、400kPa 的始态变为600 K 、200kPa 的末态，此过程的下列各量中无法求得确定值的是哪一个？（ ）
A. W ；
B. ∆H ；
C. ∆S ；
D. ∆G
9. 对任意均相封闭系统，下面的偏微分小于零的是哪一个？（ ）
A. p T H ⎪⎭⎫ ⎝
⎛∂∂； B. T p G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； C. T V A ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； D. p T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂
10 在一定T 、p 下，气化焓 Δvap H ,熔化焓 Δfus H 和升华焓 Δsub H 的关系：
(A) Δsub H > Δvap H
(B) Δsub H > Δfus H (C) Δsub H = Δvap H + Δfus H
(D) Δvap H > Δsub H
第二组
选择填空：
1. 根据热力学第二定律可知，任一循环过程中的（ ）。
A. 功与热可以完全互相转换；
B. 功与热不能完全互相转换；
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
2. 使用亥姆霍兹判据∆A ≤0 来判断过程的方向和限度时，所需的过程条件（ ）。
A. 恒温恒容非体积功为0；
B. 恒温恒压非体积功为0；
C. 隔离系统中发生的过程；
D. 绝热封闭系统中发生的过程
3 一可逆热机与一不可逆热机在其它条件都相同时, 燃烧等量的燃料, 则可逆热机牵引的列车行走的距离:
(A) 较长 (B) 较短 (C) 一样 (D) 不一定
4. 第三定律的提出，物质标准摩尔熵的确立，使（ ）的熵变计算变得容易。
A. pVT 变化；
B. 相变化；
C. 化学反应；
D. 所有变化
5. 在-5℃、101.325 kPa 下，过冷水凝结成固态的冰，此过程的（ ）。
A. ∆S (系) >0；
B. ∆S (环) < 0；
C. ∆S (系)+ ∆S (环) < 0；
D. ∆S (系)+ ∆S (环) > 0
6. 节流过程中系统的熵变∆S （ ）。
A. > 0；
B. < 0；
C. = 0；
D. 无法确定
7. 理想气体=
⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂T p S （ ）。
A. p nR ；
B. p nR - ；
C. V nR ；
D. V nR
- ；
8. 在恒温恒压非体积功为零的条件下，任一能自发进行的化学反应得∆r H m （ ）
T ∆r S m 。
A. >；
B. <；
C. =；
D. 无法确定
9. 下列过程中∆G 为零的过程是（ ）。
A. 固体冰在0℃、101.325 kPa 下熔化为同温同压下的液体水；
B. 某放热反应，恒容、绝热、W’ = 0条件下进行；
C. 真是气体的节流膨胀；
D. 理想气体自T 1p 1的始态经绝热可逆膨胀至终态。
10. 热力学基本方程d G = ( )。
A. T d S - p d V
B. T d S + V d p
C. –S d T - p d V
D. –S d T + V d p
第三章 热力学第二定律 (3)
选择填空：
1. 热力学第二定律要解决的主要问题是什么？（ ）
A. 封闭系统中的能量衡算；
B. 判断过程的方向和限度；
C. 计算隔离系统的熵变；
D. 计算化学反应的熵变
2. 若系统经历一任意的不可逆过程，则该系统的熵变∆S （ ）。
A. 一定大于零；
B. 一定小于零；
C. 一定等于零；
D. 可能大于零也可能小于零
3. 基于热力学第三定律，某气体的规定熵（ ）。
A. 一定大于零；
B. 一定小于零；
C. 一定等于零；
D. 不能确定
4. 在什么条件下化学反应的Ο
m r S ∆不随反应温度的变化而变化？（ ） A. 0Οm r =∆H ； B. 0Οm r =∆G ； C. 0Οm r =∆U ； D. 0,r =∆m p C
5. 常压下1 mol 液体苯在其沸点下蒸发为气体，以下各量不变的是（ ）。
A. 热力学能U ；
B. 焓H ；
C. 熵S ；
D. 吉布斯函数G
6. 在一个体积恒定的绝热箱内，中间有一绝热隔板将其分为体积相同的两部分，一边装有300 K 、400 kPa 的A 气体，另一边装有500 K 、600 kPa 的B 气体。
抽去隔板，A 、B 两气体混合达到平衡，此过程下列各量何者不为零 ？（ ）。
A. Q ；
B. W ；
C. ∆U ；
D. ∆S
7. 恒温过程的亥姆霍兹函数变 ∆T A 与该过程可逆功W r 之间的关系为（ ）。
A. ∆T A > W r ；
B. ∆T A < W r ；
C. ∆T A = W r ；
D. 不确定
8.下列偏微分何者小于零（ ）？
A.
V S U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； B. p T H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； C. V T S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂； D. p T G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂
9. 理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀，吸热为Q ，而所做的功是变到相同终态最大功的50%，则系统的熵变为（ ）。
A.
T Q S 2=∆； B. T Q S =∆； C. T Q S -=∆； D. T Q S 2=∆
10. 加压的液态氨NH 3(l)，经节流膨胀后，迅速蒸发为NH 3(g)，此过程V (l)与
V (g)相比较可忽略不计，则此过程的下列各量何者为零？（ ）
A. W ；
B. ∆U ；
C. ∆H ；
D. ∆S
标准压力，300K 下，一化学反应放热60000kJ, 应用于可逆电池中此反应吸热6000kJ 求反应的熵
求这个反应对外做得最大非体积功是多少？。