热力学第二定律习题答案
08热力学第二定律习题解答
第八章热力学第二定律一选择题1. 下列说法中,哪些是正确的?( )(1)可逆过程一定是平衡过程;(2)平衡过程一定是可逆的;(3)不可逆过程一定是非平衡过程;(4)非平衡过程一定是不可逆的。
A. (1)、(4)B. (2)、(3)C. (1)、(3)D. (1)、(2)、(3)、(4)解:答案选A。
2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断,正确的是( )(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程;(2) 准静态过程一定是可逆过程;(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;(4) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。
A. (1)、(2) 、(3)B. (1)、(2)、(4)C. (1)、(4)D. (2)、(4)解:答案选C。
3. 根据热力学第二定律,下列哪种说法是正确的?( )A.功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;B.热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;C.气体能够自由膨胀,但不能自动收缩;D.有规则运动的能量能够变成无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变成有规则运动的能量。
解:答案选C。
4 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:( )A. 温度不变,熵增加;B. 温度升高,熵增加;C. 温度降低,熵增加;D. 温度不变,熵不变。
解:绝热自由膨胀过程气体不做功,也无热量交换,故内能不变,所以温度不变。
因过程是不可逆的,所以熵增加。
故答案选A 。
5. 设有以下一些过程,在这些过程中使系统的熵增加的过程是( )(1) 两种不同气体在等温下互相混合;(2) 理想气体在等体下降温;(3) 液体在等温下汽化;(4) 理想气体在等温下压缩;(5) 理想气体绝热自由膨胀。
A. (1)、(2)、(3)B. (2)、(3)、(4)C. (3)、(4)、(5)D. (1)、(3)、(5) 解:答案选D 。
二 填空题1.在一个孤立系统内,一切实际过程都向着 的方向进行。
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 kPa ,温度为 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 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 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。
物理化学课后答案 第三章 热力学第二定律
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3.5高温热源温度,低温热源。
今有120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源,龟此过程的。
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。
(1)可逆热机效率。
(2)不可逆热机效率。
(3)不可逆热机效率。
解:设热机向低温热源放热,根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 ︒C的水经下列三种不同过程加热成100 ︒C的水,求过程的。
(1)系统与100 ︒C的热源接触。
(2)系统先与55 ︒C的热源接触至热平衡,再与100 ︒C的热源接触。
(3)系统先与40 ︒C,70 ︒C的热源接触至热平衡,再与100 ︒C的热源接触。
解:熵为状态函数,在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热,因此3.8已知氮(N, g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为2(g)置于1000 K的热源中,将始态为300 K,100 kPa下1 mol的N2求下列过程(1)经恒压过程;(2)经恒容过程达到平衡态时的。
解:在恒压的情况下, g)看作理想气在恒容情况下,将氮(N2体将代替上面各式中的,即可求得所需各量3.9始态为,的某双原子理想气体1 mol,经下列不同途径变化到,的末态。
求各步骤及途径的。
(1)恒温可逆膨胀;(2)先恒容冷却至使压力降至100 kPa,再恒压加热至;(3)先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa,再恒压加热至。
解:(1)对理想气体恒温可逆膨胀, U = 0,因此(2)先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa,系统的温度T:(3)同理,先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统的温度T:根据理想气体绝热过程状态方程,各热力学量计算如下2.12 2 mol双原子理想气体从始态300 K,50 dm3,先恒容加热至400 K,再恒压加热至体积增大到100 dm3,求整个过程的。
热力学第二定律_A+B_
1第三章 热力学第二定律练习题(A )一.选择题1.封闭系统中W’=0时的等温等压化学反应,可用_______式来计算系统的熵变。
A .ΔS =Q TB .ΔS =HTΔ C .ΔS =H GTΔ−Δ D .ΔS =21ln V nR V2.一定量的理想气体经一恒温不可逆压缩过程,则有_____ A .ΔG >ΔA B .ΔG =ΔA C .ΔG <ΔA D .不能确定 3.在一定的温度下,任何系统的吉布斯函数之值均随压力增加而 _____。
A .增大B .不变C .减小D .增减不定4.某非缔合液体在正常沸点时其摩尔气化熵为88J ·mol -1·K -1,其气化热为 22kJ ·mol -1,则其正常沸点最接近于_____。
A .773KB .500KC .250KD .373K5.下列各关系式中 _____是不正确的。
A .()pGS T ∂∂=− B .()TGV p ∂∂= C .2()[]V A U T T T ∂∂=− D .([]p GH T T T∂∂=−二.填空题1.在 的条件下,才可使用ΔG ≤0来判断一个过程是否可逆? 2.系统经可逆循环后,ΔS ____0;经不可逆循环后,ΔS ____ 0。
(填<、>或=) 3. ______系统中,平衡状态的熵值一定是最大值。
4. 一定量的理想气体在300K 由A 态等温变化到B 态,此过程系统吸热1000J ,ΔS =10J ·K -1,据此可判断此过程为_______过程。
5.下列过程中ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA 或ΔG 何者为零。
(1) 理想气体自由膨胀过程_______。
(2) 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_______。
(3) 在0℃、101.325kPa 时,水结成冰的相变过程_______。
三.计算题1.初始状态为25℃、100 kPa 、1dm 3的O 2(g ),在外压恒定为10 kPa 的条件下,膨胀到体积为原来的10倍,试计算终态的温度及此过程的ΔH 和ΔS 。
热力学第二定律复习题及答案
热力学第二定律复习题集答案1 理想气体绝热向真空膨胀,则: A.ΔS = 0,W = 0 B.ΔH = 0,ΔU = 0 C.ΔG = 0,ΔH = 0 D.ΔU = 0,ΔG = 02. 方程2ln RT H T P m βα∆=d d 适用于以下哪个过程?A. H 2O(s)= H 2O (l) B. H2O(s)= H2O(g) C. NH 4Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) D. NH 4Cl(s)溶于水形成溶液3. 反应 FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe (s) 的∆r H 为正, ∆r S 为正(假定∆r H ,∆r S 与温度无关),下列说法中正确的是 ):A. 低温下自发,高温下非自发;B. 高温下自发,低温下非自发;任何温度下均为非自发过程;D. 任何温度下均为自发过程 。
4. 对于只作膨胀功的封闭系统 pT G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 的值:A 、大于零; B 、小于零; C 、等于零; D 、不能确定。
5.25℃下反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g) θm r H ∆= - 90.6kJ ·mol -1,为提高反应的平衡产率,应采取的措施为 。
A. 升高温度和压力B. 降低温度和压力C. 降低温度,升高压力D. 升高温度,降低压力6.ΔA=0 的过程应满足的条件是:A. 逆绝热过程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. 等温等容且非体积功为零的可逆过程7.ΔG=0 A. 逆绝热过程 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. 等温等容且非体积功为零的可逆过程8.关于熵的性质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9. 在一绝热恒容的容器中, 10 mol H 2O(l)变为10 mol H 2O(s)时,如果不做非体积功:A. ΔSB. ΔGC. ΔHD. ΔU10.在一定温度下,发生变化的孤立系统,其总熵 : A. 不变 B. C. 总是减小 D. 总是增大11. 正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中: A. ΔS=0 B. ΔG=0 U=012.在0℃、101.325KPa 下,过冷液态苯凝结成固态苯,) <0 C.△S + △S(环) >0 D. △S + △S(环) <013. 理想气体绝热向真空膨胀,则: A. ΔS = 0,W = 0 B. ΔH = 0,ΔU = 0 C. Δ14. ∂T)V = -S C. (∂H/∂p)S = V D. (∂U/∂V)S = p15.任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T ∆V H mm /∆,式中∆V m 及∆H m Vm ∆V m < 0,∆H m < 0 ; C.;或∆ V m < 0,∆H m > 0;D.可以相同也可以不同,即上述情况均可能存在。
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(总25页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除第三章 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 。
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。
热力学第二定律练习题及答案
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)
热力学第二定律(习题)一、选择题1.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是().A.热力学第一定律指出内能能够与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的B.内能能够转化为其他形式的能,只是会产生其他阻碍,故两条定律并不矛盾C.两条定律差不多上有关能量的转化规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别D.事实上,能量守恒定律差不多包含了热力学第一定律和热力学第二定律2.以下哪个现象不违抗热力学第二定律().A.一杯热茶在打开盖后,茶会自动变得更热B.没有漏气、没有摩擦的理想热机,其效率可能是100%C.桶中浑浊的泥水在静置一段时刻后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.热量自发地从低温物体传到高温物体3.下列关于能量耗散的说法,正确的是().A.能量耗散使能的总量减少,违抗了能量守恒定律B.能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C.各种形式的能量向内能的转化,是能够自动全额发生的D.能量耗散导致能量品质的降低4.关于能源,以下说法中正确的是().A.煤、石油、天然气等燃料的化学能实际上是太阳能转化而成的B.能源的利用过程,实质上是能的转化和转移的过程C.到目前为止,人类所利用的所有能源实际上差不多上太阳能转化而成的D.核能和地热能来自地球本身5.当前世界上日益严峻的环境问题要紧源于().A.温室效应B.厄尔尼诺现象C.人类对环境的污染和破坏D.火山喷发和地震6.下列叙述中不正确的是().A.市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量B.无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏C.大气中CO2含量的增多是引起温室效应的要紧缘故D.“白色污染”是当前环境爱护亟待解决的问题之一7.如图所示为电冰箱的工作原理图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.那么,下列说法中正确的是().A.在冰箱内的管道中,制冷剂迅速膨胀并吸取热量B.在冰箱外的管道中,制冷剂迅速膨胀并放出热量C.在冰箱内的管道中,制冷剂被剧烈压缩并吸取热量D.在冰箱内的管道中,制冷剂被剧烈压缩并放出热量8.下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是().A.从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C.有的自然过程沿着分子热运动无序性增人的方向进行,有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵可不能减小9.第二类永动机不可能制成,这是因为().A.违抗了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转变为内能D.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化10.装有浑浊黄河水的杯子置于与它温度相同的绝热容器中,过一段时问,泥沙沉淀,则杯中水温将().A.升高B.不变C.下降D.无法确定二、填空题11.热量会自动地从________传给________,但可不能自发地从_____ ___传给________,这说明:热传导的过程是有________的,那个过程能够向一个方向自发地进行,然而向相反的方向不能________地进行,要实现相反方向的过程,必须有________,因而产生________或引起________.12.依照热力学定律和分子动理论,可知理想气体在温度升高时,内能(填:不变、增大、减小);第二类永动机不可能制成的要紧缘故是违抗了13.只要确定了________,符合那个________的就叫做有序,有序和无序是相对的.无序意味着各处都一样,没有差别,而有序则相反.14.假如一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说那个“宏观态”是比较________.三、解答题15.依照你对熵增加原理的说明,举出一些系统从有序变为无序的例子.16.有一座瀑布的高度是50 m,流量为12 m3/s,打算在瀑布底部利用水流能发电,设在瀑布顶处水流速率与从发电机处水轮机内流出速率相等,且水流能有65%被利用,求安装的发电机功率最多多大?(g取10 m/s2)17.水能是可再生能源,可连续地利用它来发电,为人类提供“清洁”的能源,若一水力发电站水库的平均流量为Q(m3/s),落差为h,发电效率为 ,则全年发电量(kW·h)是多少?(g取10m/s2)【答案与解析】一、选择题1.【答案】B【解析】热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾,机械能和内能的转化具有方向性,故B选项正确.2.【答案】C【解析】茶可不能自发地变得更热,选项A错误;不管什么样的热机,效率永久可不能达到100%,选项B错误;热量可不能自发地从低温物体传到高温物体,选项D错误。
第二章-热力学第二定律
第二章-热力学第二定律第二章 热力学第二定律练习参考答案1. 1L 理想气体在3000K 时压力为1519.9 kPa ,经等温膨胀最后体积变到10 dm 3,计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解: 理想气体等温过程。
ΔU =ΔH =0W max =⎰21V V p d V =⎰21V V VnRTd V =nRT ln(V 2/ V 1)=p 1V 1 ln(V 2/ V 1) = 1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/ 1×10-3)=3499.7 (J ) =3.5 (k J ) 等温时的公式 ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1) =W max /T=3.5×103/ 3000 =1.17 (J •K -1)2. 1mol H 2在27℃从体积为1 dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3,求体系的熵变。
若使该H 2在27℃从1 dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3,其熵变又是多少?由此得到怎样结论?解: 等温过程。
向真空膨胀:ΔS = ⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)(等温) =1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)可逆膨胀: ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)=1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)状态函数变化只与始、终态有关。
3. 0.5 dm 3 70℃水与0.1 dm 3 30℃水混合,求熵变。
解: 定p 、变T 过程。
设终态体系温度为t ℃,体系与环境间没有热传导;并设水的密度(1 g •cm -3)在此温度范围不变。
查附录1可得C p,m (H 2O, l ) = 75.48 J •K -1•mol -1。
《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 。
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案第二章 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T H S ∆=∆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TH S ∆=∆>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V 1膨胀到V 2,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。
21.是非题:⑴“某体系处于不同的状态,可以具有相同的熵值”,此话对否?⑵“体系状态变化了,所有的状态函数都要变化”,此话对否?⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点?⑷ 自然界可否存在温度降低,熵值增加的过程?举一例。
热力学第二定律习题答案
V T
二、简答题 1、(1)对。因为状态函数的 变化只与始终态有关。 但是绝热过程的 S计算例外, 因为对绝热体系来说, 可逆不可逆过程的始终 态的S不可能完全相同。 (2)错。孤立体系达到平 衡时熵最大。 (3)错。不可逆循环的熵 变仍然为0。 (4)错。S (0 l S) (5)对。因为孤立系统达 到平衡时熵最大。 (6)错。必须是等温等压 且无其他功的条件。 (7)对。此即亥姆赫兹自 由能判据。 (8)错。该式的适用条件 是均相封闭系统无其他 功的过程。像过冷水结 冰的 不可逆相变即使等温等 压,其G (0 因为自发进行)。 (9)错。吉布斯自由能是 状态函数,系统状态改 变,G就可能发生变化。
自由膨胀是不可逆的, 系统的温度和内能却都 不变。节流膨胀气
体温度是否降低与焦汤 系数的正负有关,节流 过程焓值不变。
10、取A、热机及 R为一个系统: S总 S热机 SA SR 0
而S热机
0,SR
Q1 T1
Q1
T1S A
11、U H 0,而S nR ln V2 ,F G W Q TS V1
Q W U 0
2、
Q
TS
过程恒温可逆
一定量的理想气体等温
可逆过程:
F G ( PV ) 0
Q W G F TS。
3、不矛盾。开尔文说法 :热不能无代价地全部 转化为功。而理想气体 等温
可逆膨胀吸热 Q全部转为功 W,它是付出了代价的, 即系统的体积变大了。
4、错。这只是两个过程 的dS与其相应的 Q 的关系。而始终态相同 的系统
解(1)在298.15K、101325Pa下,石墨(G)→金刚石 (D)相变过程的摩尔自由能变:
第二章 热力学第二定律 答案
第二章热力学第二定律练习题答案一、判断题答案:1.对。
自然界发生的过程是以一定速率进行的,都是不可逆的,但不一定都是自发的,例如人们用电解水法制备氢气。
2.错。
例如,理想气体绝热不可逆压缩,就不是自发的。
3.错。
只有在孤立体系才成立。
非孤立体系不成立,例如电解水熵增加,但不自发的。
4.第1,2个结论正确,第3个结论错。
绝热不可逆压缩过程。
∆S > 0。
5.错。
系统由同一始态出发,经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。
经绝热可逆,∆S = 0;绝热不可逆过程,∆S > 0。
6.错。
系统经循环过程后回到始态,状态函数都不改变,但不能依此来判断过程的性质,可逆循环与不循环都可以回到始态。
7.错。
正确说法是隔离系统平衡态的熵最大。
8.错。
正确的是绝热可逆过程中∆S = 0,绝热不可逆过程中∆S > 09.不矛盾。
理想气体经等温膨胀后,是的,吸的热全部转化为功,因气体的状态变化了,体积增大了,发生了其他变化。
10.错。
例如过冷水结冰,自发过程,但熵减少。
只有孤立体系或绝热体系,自发变化过程,∆S > 0。
11.错。
必须可逆相变才能用此公式。
12.错。
系统的熵除热熵外,还有构型熵。
例如NaOH固体溶于水,或C在氧气中燃烧,都是放热,但熵都是增加。
13.对。
固体、液体变成气体,熵是增加的。
14.错。
冰在0℃,pө下转变为液态水,不能认为是自发方程;同样在0℃,pө下液态水也可以变成冰,只能说是可逆过程(或平衡状态)。
15.错。
只有孤立体系才成立,非孤立体系不成立,例如过冷水结冰,ΔS< 0,混乱度减小,自发过程的方向就不是混乱度增加的方向。
16.错,必须在等温、等压的条件下才有此结论。
17.错。
若有非体积功存在,则可能进行,如电解水,吉布斯函数变化大于零。
18.错。
此说法的条件不完善,如在等温条件下,做的功(绝对值)才最多。
19.错。
基本方程对不可逆相变不适用。
20.错。
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。
08热力学第二定律习题解答
第八章热力学第二定律一选择题1. 下列说法中,哪些是正确的?( )(1)可逆过程一定是平衡过程;(2)平衡过程一定是可逆的;(3)不可逆过程一定是非平衡过程;(4)非平衡过程一定是不可逆的。
A. (1)、(4)B. (2)、(3)C. (1)、(3) D. (1)、(2)、(3)、(4)解:答案选A。
2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断,正确的是( )(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程;(2) 准静态过程一定是可逆过程;(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;(4) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。
A. (1)、(2) 、(3)B. (1)、(2)、(4)C. (1)、(4)D. (2)、(4)解:答案选C。
3. 根据热力学第二定律,下列哪种说法是正确的?( )A.功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;B.热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;C.气体能够自由膨胀,但不能自动收缩;D.有规则运动的能量能够变成无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变成有规则运动的能量。
解:答案选C。
4 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:( )A. 温度不变,熵增加;B. 温度升高,熵增加;C. 温度降低,熵增加;D. 温度不变,熵不变。
解:绝热自由膨胀过程气体不做功,也无热量交换,故内能不变,所以温度不变。
因过程是不可逆的,所以熵增加。
故答案选A 。
5. 设有以下一些过程,在这些过程中使系统的熵增加的过程是( )(1) 两种不同气体在等温下互相混合;(2) 理想气体在等体下降温;(3) 液体在等温下汽化;(4) 理想气体在等温下压缩;(5) 理想气体绝热自由膨胀。
A. (1)、(2)、(3)B. (2)、(3)、(4)C.(3)、(4)、(5) D. (1)、(3)、(5)解:答案选D。
二填空题1.在一个孤立系统内,一切实际过程都向着的方向进行。
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
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。
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Q2 S 2 4 J K 1 T2 S3 Q3 1J K 1 T3
S S1 S 2 S3 0 J K 1
2、解:向真空容器蒸发 :W 0 由第一定律:Q U H ( PV ) H - RT 40.6685 8.31451 373 37.5672KJ 1000
V2 11、U H 0,而S nR ln ,F G W Q TS V1 12、错。G - F PV nRT 1 8.31451 298.15 2479J。
三、填空题 1、( 1 )U 0,H 0 (4)U 0 (5)G 0 (2)H 0 (3)S 0
F U TS 37567.2 373 109.03 3101.3J 该过程恒温恒容蒸发, 无其他功,可用亥姆赫 兹自由能判据,由于 F 0,所以过程自发。也可 用熵判据: Siso S系 S环 109.03 过程自发进行。 37567.2 8.31J K 1 0 373
273.15 6024 5 75.3 ln 2.5 3.68 J K 313.15 273.15
H 40.6685KJ ( 焓变只与始终态有关, 与途径无关: 所以向真空蒸发的焓变 等于始终态相同的恒压 可逆蒸发的焓 变,即后者的蒸发热 QR,后面的计算类似)。 S QR 40668.5 1 109.03J K (只与始终态有关) T 373
1 G 0 J mol (只与始终态有关:等 温等压无其他功的可逆 蒸发)
二、简答题 1、( 1 )对。因为状态函数的 变化只与始终态有关。 但是绝热过程的S计算例外, 因为对绝热体系来说, 可逆不可逆过程的始终 态的S不可能完全相同。 (2)错。孤立体系达到平 衡时熵最大。 (3)错。不可逆循环的熵 变仍然为0。 (4)错。S ( 0 l S) (5)对。因为孤立系统达 到平衡时熵最大。 (6)错。必须是等温等压 且无其他功的条件。 (7)对。此即亥姆赫兹自 由能判据。 (8)错。该式的适用条件 是均相封闭系统无其他 功的过程。像过冷水结 冰的 不可逆相变即使等温等 压,其G (因为自发进行)。 0 (9)错。吉布斯自由能是 状态函数,系统状态改 变,G就可能发生变化。
31、错。比如2C( 石墨 ) O2 2CO( g ) H 110.5 KJ mol 1 , S 89.7 J mol 1 K 1,放热熵增加。 32、对。ds
Qr
T
33、错。绝热不可逆过程 S 0。 34、错。过冷水结冰自发 过程但是熵减少。 35、对。 36、错。满足此式只能说 明气体分子间没有作用 力,但是气体分子 可以占据体积,不满足 理想气体的条件。例如 满足PVm RT P U (为常数)实际气体,其 0。 V T
2、 Q TS 过程恒温可逆 一定量的理想气体等温 可逆过程: F G ( PV ) 0 Q W G F TS。 3、不矛盾。开尔文说法 :热不能无代价地全部 转化为功。而理想气体 等温 可逆膨胀吸热Q全部转为功W,它是付出了代价的, 即系统的体积变大了。 4、错。这只是两个过程 的dS与其相应的
Q W U 0
Q
T
的关系。而始终态相同 的系统
Q
T
可逆
Q
T
不可逆
。
5、( 1)对,绝热不可逆压缩 T升高,熵增加。 (2)错,绝热不可逆膨胀 T降低,但是熵还是增加 。 6、对。dZ 0。 7、对。如果封闭绝热循 环不可逆的话,其 dS 0,显然不对。
8、错。例如理想气体等 温可逆膨胀S 0,但是属于可逆过程。 9、任何气体绝热不可逆 过程熵增加是对的。但 是理想气体绝热 自由膨胀是不可逆的, 系统的温度和内能却都 不变。节流膨胀气 体温度是否降低与焦汤 系数的正负有关,节流 过程焓值不变。 10、取A、热机及R为一个系统:S总 S热机 S A S R 0 而S热机 Q1 0,S R Q1 T1S A T1
G 14、 0( 因为 V ) P T 15、S 50 J K -1 16、U 0,S 0,G 0( 恒T、P无其他功自发过程) 17、Q1 Q2,W1 W2,H1 H 2,S1 S 2。 18、T2 T3,P2 P3,S 2 S3。 19、U 0,H 0,S 0,G 0( 可以设计为始终态相同 的 恒温恒压可逆蒸发),F 0( 因为F G ( PV ) nRT )。 20、恒温可逆膨胀做功最 大:WR QR 2W 2Q,而熵变化 只与始终态有关: S QR 2Q 。 T T
7、S (因为绝热不可逆过程 0 熵增加) 8、G (因为 0 S、P复原,即体系复原)
T / S P / T / S V 9、
CV ,m C P ,m
3 R 2 0.6 5 R 2
a P 2 Vm b RT 10、范德华方程: Vm R S P V T T V Vm b nR S V 11、x P , y T( ) P P T T P U 12、U ( 0 此实际气体分子间无作 用力, 0) V T B 13、 SB T P ,n B VB P T ,n
(6)U 0,H 0,S 0,F 0,G 0 2、U 0,H 0,S 0,F 0,G 0 3、U 0,S 0 P2 4、S 0,G 0( G W TS F Q nRT ln ) P 1 5、 rU m 0, r S m 0( 因为反应前后气体物质 的量不变,但是 恒容绝热体系发生该反 应系统内部温度升高。 ) 6、U 0,S 0,G 0( G H - TS -TS)
11、错。自发过程一定是 不可逆的,但是不可逆 过程不一定是自发的。 比如自发 过程的逆过程是不可逆 过程,但是它不是自发 过程,又如理想气体不 可逆的等温 压缩,它不可逆但是不 会自发进行。 12、错。热也可以全部转 化为功,但要付出代价 ,比如理想气体等温膨 胀。 13、对。比如绝热不可逆 膨胀,系统温度降低, 但是熵增加。 14、对。 15、错。孤立系统平衡时 熵最大,恒温恒压且无 其他功条件下系统平衡 时G最小。 16、错。应该是绝热体系 或孤立体系条件才对。 比如过冷水结冰是不可 逆过程, 但是熵减少。 17、对。因为熵无法恢复 到原态,绝热不可逆系 统的熵有增无减。 18、错。可逆过程速度无 限缓慢。效率最高,但 是速度极慢。
热力学第二定律习题答 案 一、判断题 1、错。必须是孤立体系 的条件。比如绝热不可 逆压缩过程熵增加,但 是不是自发的。 2、错。绝热不可逆压缩 熵变仍大于0。 3、错。孤立体系中平衡 态熵达到最大值。 4、错。比如过冷水凝结 成冰的过程为自发过程 ,但是系统熵减少,混 乱度降低。 5、错。必须有等T、P且其他功等于0的条件。 6、错。若有其他功仍可 进行,例如电解水。 7、错。应该是等温可逆 膨胀做功最多。 8、错。dG SdT VdP适用于可逆相变,而题 中的过冷水结冰是不可 逆相变, 此公式不适用。实际上 由自由能判据知该过程 G 0。 9、错。此过程熵变大于 0,W pdV只用于可逆过程的功计 算,理想气体自由膨胀 W P外V 0,但是pdV 0。 10、错。因为从同一始态 出发,经过绝热可逆和 不可逆过程后终态 S不可能相等,即 不可能达到同一终态。
24、不可逆过程(因为 S 25、G nRT ln
P2 200 1 8.31451 273.15 ln 1574J。 P 100 1
四、选择题:
1 B
2 C
3 D
48 B
9 C
10 11 C D
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 A C C D 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
21、S ,S 0 Q 0) (系统) S (环境) 0( 因为过程自发) (环境) (因为
22、恒压无其他功: H Q 0( 吸热 ) 等T、P无其他功自发进行: G 0 G H - TS 0 S H 0 T
U 23、U U ( T ,V )。此实际气体分之间无 作用力, 0, V T 所以此实际气体U U ( T ),是温度的单值函数。 绝热真空膨胀过程 Q 0,W 0 U 0 T 0。 T (因为 0 J T b ) CP Q ,克劳修斯不等式) T
B D B C D C C A B C A
A
A
A
D
C
A
A
B
1、解:可逆热机的热温 商之和为0,即 Q1 Q2 Q3 1200 Q2 Q3 0 400 300 200 0 T1 T2 T3 Q Q W Q 200 1200 1000 W Q1 Q2 Q3 3 1 2 Q2 1200J(放热) Q3 200 J(吸热) S1 Q1 3J K 1 T1
19、错。系统复原了但是 环境没有复原。除非过 程逆向循环进行,此时 环境才会复原。 20、对。因为自然界的过 程为自发过程,是不可 逆过程。
21、错。绝热不可逆与绝 热可逆过程的始终态不 可能完全相同。S不一样。 22、对 23、对。S R
n
B
B
ln xB 0
24、错。加上条件等温等 压且无其他功的可逆相 变。 25、错。纯态完美晶体在 绝对零度时S 0。 26、错。理想气体等温过 程的G F RTln V1 0。 V2
3、解: 5mol 40。 C的水 0。 C的水可以释放的热量: Q1 5 75.3 40 15060J,此热量可以熔化的冰 : 15060 2.5mol 5mol,所以混合后体系为冰 水混 6024 合物,温度为 0。 C。 恒压无其他功:H Q 0 S S水 S 熔化相变 T2 / H m nC p ,m ,水ln n T1 T2