热力学小结与习题课

10、 当体系向环境放热时，体系的内能一定减少。
11、 自发过程一定是不可逆过程。
12、 不可逆过程一定是自发过程。
13、 体系经过一个可逆循环过程熵变ΔS=0。
14、 体系经过一个不可逆循环过程熵变ΔS>0。
15、 体系经过一个可逆过程熵变ΔS=0。
16、 体系经过一个不可逆过程熵变ΔS>0。
17、 孤立体系中发生的可逆过程熵变ΔS=0。
8、液态水在 100℃及 101325Pa 下汽化，则过程
（
）
A）ΔH=0
B）ΔS=0
C）ΔF=0
D）ΔG=0
9、关于吉布斯能判据，下列说法中正确的有
（
）
A）当ΔG<0 时体系有自发过程 B）等温等压下，当 -ΔG>W/ 时体系有不可逆过程
C）等温等压下，当ΔG<0 时体系有自发过程
D）等温等压下且只做体积功，当 -ΔG>0 时体系有自发过程
∫ 6、 1mol 水在 101325Pa 下由 25℃升温至 120℃其
ΔH =
T2 T1
C p,m dT
。
7、 卡诺循环是可逆循环，当体系经过一个卡诺循环后，不仅体系复原了，而且环境也复原了。
8、 若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。
9、 若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。
kJ ⋅ mol −1 。
6、已知
H2O（l）的
Δ
f
H
0 m
(298K
)
=
−285.84kJ
⋅
mol
−1
，则
H（2 g）的
ΔC
H
0 m
(298K
)
=
kJ ⋅ mol −1 。
7、1mol 理想气绝热向真空膨胀，体积扩大 1 倍，则此过程[ΔS+ΔS（环境）]
0，ΔS（环境） 0。
8、某居室与外界绝热，室温为 T1。将工作于室内的电冰箱门打开，经过一段时间后，电冰箱停止工作，
10、在一定的温度下，对于组成一定的某溶液，若组分
B
选择不同的标准态，则
μ
* B
,
μ
B
,
aB
,γ
B
,
xB
五个量中
会改变，
不会改变。
六、选择题：
1、热力学第一定律以ΔU=Q+W 的形式表示时，其使用的条件是
（
）
A）任意体系
B）孤立体系
C）封闭体系
D）敞开体系
2
2、理想气体经绝热过程后，下列几种功的计算方法中哪一种是错误的（Cv 为常数） （
热力学小结与习题课
一、 解释下列概念或问题：
热力学、体系及类型、环境、体系的性质、热力学平衡（态）及内含、状态函数及特征、可逆过程
及特点；热容、热效应、赫斯定律；自发过程、卡诺循环、熵、熵增原理、热力学第三定律、熵判据和吉
布斯判据的数学表达式及适用条件；偏摩尔量、化学势、理想溶液。
二、 掌握下列关键公式：（略）。 三、 判断题：对的打“√”，错的打“×”，并说明理由。
1、 当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。 2、 当体系的状态发生变化时，所有状态函数的数值也随之发生变化。 3、 体系温度升高则一定从环境吸热，体系温度不变就不与环境换热。 4、 因 Qp = ΔH，Qv = ΔU，所以 Qp 与 Qv 都是状态函数。 5、 封闭体系在压力恒定的过程中吸收的热等于该体系的焓。
A →B（等温）ΔU
J，Q
J，W
J；
A →C（等容）ΔU
J，Q
J，W
J；
C →B（等压）ΔU
J，Q
J，W
J。
5、1mol25℃的液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放出恒容热 3264kJ，则反应
2C6H6（l）+15O2（g）==12CO2（g）+6H2O（l）
A
C
B
V 图-3
的ΔUm（298K）=
kJ ⋅ mol −1 ，ΔHm（298K）=
3
则循一周所作的功应是（L·atm）
A）0
B）40
C）10
5、对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的？
（
）
2
D）6
1
0
（
）
A） ⎜⎛ ∂U ⎟⎞ = 0 ⎝ ∂T ⎠V
B） ⎜⎛ ∂U ⎟⎞ = 0 ⎝ ∂V ⎠T
C）
⎜⎜⎝⎛
∂U ∂p
⎟⎟⎠⎞T
=0
D）
⎜⎜⎝⎛
∂H ∂p
⎟⎟⎠⎞T
=0
P/atm
10 20 图-4
然后测得室温为 T2，则 T2
T1。
9、1mol 液态水由 100℃，101325Pa 向真空蒸发为 100℃，101325Pa 的水蒸气，已知此过程的
ΔH = 40.6kJ，则该过程的 Q =
kJ,W = kJ, ΔU =
kJ, ΔS = kJ, ΔF = kJ,
ΔG=
kJ;并可以用
函数的改变量来判断此过程的方向。
10、下列式子是偏摩尔量的有 (
);
∂nB
⎟⎟⎠⎞T ,P,∑ nC
B)
⎜⎜⎝⎛
∂U ∂nB
⎟⎟⎠⎞T ,V ,∑ nC
C)
⎜⎜⎝⎛
∂G ∂nB
⎟⎟⎠⎞T ,P,∑ nC
D)
⎜⎜⎝⎛
∂V ∂nB
⎟⎟⎠⎞ P,∑ nC
七、计算题：
1、 1mol He 理想气体，20℃时从 10L 等温膨胀到 20L，在整个过程中外压始终为内压的 2/3，请计算 W、 Q、ΔH、ΔS 各为多少？该过程是否可逆？若反抗定外压 101325Pa 作绝热膨胀 W、ΔS 又各是多少？
25、 水溶液的蒸气压一定小于同温度下纯水的饱和蒸气压。
26、 物质 B 在α相和β相之间进行宏观转移的方向总是从浓度高的相迁至浓度低的相。
四、简述题：
1、如图-1，在一绝热气缸内装有理想气体，活塞上的压力一定。当向气缸内的电阻丝通电时，气体缓 慢膨胀，因为这是一个恒压过程，所以ΔH=Qp；而绝热体系 Qp=0，故ΔH=0，这结论对吗？为什么？ 2、夏天将正在工作的电冰箱门打开，室内的温度有无降低的可能？设室内不与外界换热。 3、有人说根据热力学第一定律，能量不能无中生有，所以体系要对外做功，必须从环境吸收热量。
3
2、 1mol 253K，101325Pa 的过冷水在绝热容器中部分凝结形成 273K 的冰水两相共存体系，计算此过程的 ΔU，ΔH 及ΔS。已知冰在 273K 时的摩尔熔化热为 6008 J·mol-1，水和冰的定压摩尔热容分别为 75.30 和 36.00 J·K-1·mol-1。
3、 生命起源学说认为,形成动物代谢产物尿素的反应和 298K 时的热力学数据如下：
CO2（g） + 2NH3（g） == （NH2）2CO（s） + H2O（l）
Sm（J·K-1·mol-1）：213.6
192.3
104.6
69.91
ΔfHm（kJ·mol-1）：-393,51
-46.11
-332.9
-285.83
请问:(1)298K 时反应能否自动形成尿素? (2)此反应进行的最高温度是多少? (3)350K 时有尿素存在吗?
18、 19、
孤立体系中发生的不可逆过程熵变ΔS>0。 绝热不可逆压缩过程的 ΔS < 0 。
理想溶液
20、 平衡态熵最大。
21、 自发过程的方向就是体系混乱程度增加的方向。
22、 在等温、等压下，吉布斯能变化大于零的化学变化都不能进行。
23、 溶液的化学势等于溶液中各组分化学势之和。
图-1
24、 对于纯组分，化学势等于其吉布斯能。
请举两个例子说明这种说法是不正确的。
4、刚性导热容器内装有压缩空气，突然打开阀门，使气体迅速冲出，当压力与外界压力相等时，立即 关闭阀门，过一段时间后容器内的压力如何变化？
1
五、填空题：
1、设绝热箱内有一电炉丝浸于水中，接上电源通电如图-2。
若以水为体系，则ΔU 0，Q 0，W 0；
若以水、电炉丝为体系，则ΔU 0，Q 0，W 0；
30 V/L
6、当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则
A）焓总是不变
B）内能总是增加
C）焓总是增加
D）内能总是减少
7、已知反应 C（s）+O2（g）→ CO2（g）的ΔH，下列说法中正确的有
（
）
A）ΔH 为 CO2（g）的生成热
B）ΔH 为 C（s）的燃烧热
C）ΔH 与反应的ΔU 数值不等
D）ΔH 与反应的ΔU 数值相等
）
A） nCv,m (T1 − T2 )
B） nCp,m (T1 − T2 )
C） p1V1 − p2V2 γ −1
D）
nR γ −1
(T1
−
T2
)
3、某体系经历一不可逆循环之后，下列关系式中不能成立的是 （
）
A）Q = 0
B）ΔG = 0
C）ΔU = 0
D）ΔT = 0
4、如图-4，一气体从 A 开始经历了一个方向如箭头所示的可逆循环，
3、已知反应
C（s）+
O2（g）==
CO2（g）的
Δ
r
H
0 m
(298k
)
=
−393.51kJ
⋅
mol
−1
。若此反应在一绝热
钢瓶中进行，则此过程的ΔT
0，ΔU
0，ΔH
0。
4、1mol 理想气体（CV，m = 2.5R）如图-3，由始态 A（300K，200kPa）