物理化学热力学第二定律题目及答案

北京大学物理化学热力学考题考题

命题人：苏泽彬

学号：1000010306

一、选择题（20）

1. ΔG=0 的过程应满足的条件是

(A) 等温

(B)等压

(C) 等非体积功为零

(D) 可逆过程

答案：A,B,C,D

2. 对任一过程，与反应途径有关的是

(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：BCD

3下列四个关系式中哪几个是麦克斯韦关系式？

(A) (B) (C) (D) S p p

S T V p T T V T V V S p S S p S V V T p T ⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭

答案：BCD

4．氮气进行绝热可逆膨胀，错误的是

ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA ＝０ (D) ΔＧ＝０

答案：ACD

5．关于吉布斯函数G, 下面的说法中正确的是

(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：BCD

二、填空题（20）

1一切自发变化都有一定的方向和限度，都不会自动逆向进行。自发变化是热力学的不可逆过程。

2卡诺热机在两个热源之间,通过一个有两个恒温可逆过程和两个绝热可逆过程所组成的特殊可逆循环工作时，热转化为功的比率最大.

3孤立体系的熵永远不会减少

4在绝对0K ，任何纯的完美晶体的S 为零。

三、计算题（20*3=60）

1在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体等温、等压混合后，再等容加热到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 解：

∆S = ∆S 1 + ∆S 2，n = 2 mol

∆S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 （6分） ∆S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 （6分） 所以∆S = 6nR ln2

= ( 6 ⨯ 2 mol ⨯ 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1（8分）

2试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p ，V ，T 变化过程的

解：

（5分）

将及代入上式，即可证明（5分）

（10分）

3在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460 MPa ，同温度时固态CO 2的饱和蒸气压为0.434 MPa ，问在上述温度时，将1 mol 过冷液态CO 2转化为固态CO 2时，∆G 为多少？设气体服从理想气体行为。

解：此过程为不可逆相变，故设计过程：

2

∆G = ∆G 1 + ∆G 2 + ∆G 3

过程1，3为可逆相变，即∆G 1 = ∆G 3 = 0

过程2为等温可逆膨胀

= -104 J （15分）

∆G = ∆G 2 =－104 J （5分） 纯态，，2 mol A(g)2 mol B(g)⎧⎨⎪⎩⎪3001001K kPa ，（）−→−−−−−混合态，，2 mol A 2 mol B 100 kPa 300 K 1+==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪p T 恒容（）−→−−2混合态，，2 mol A 2 mol B 600 K 2+=⎧⎨⎪⎩⎪T d d m m S nC T T p p nC T T V V V V p p =+(/)(/)d (/)(/),,∂∂∂∂d d d d d S S p p S V V

S T T p p S T T V V V p V V p p =+=+(/)(/)(/)(/)(/)(/)∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂(/)/,∂∂S T nC T V V =m (/)/,∂∂S T nC T p p =m d d d m m S nC T T p p nC T T V V V V p p =+(/)(/)(/)(/),,∂∂∂∂∆G S T V p nRT p p nRT p p p p 2211218314214204340460=-+===⨯⨯⎛⎝ ⎫⎭⎪⎰⎰⎰d d d J ln ..ln ..