热力学第一、第二定律习题讲解..

热力学习题讲解

一、填空

1、我们将研究的对象称为系统，系统以外且与系统密切相关的物质称为环境(surrounding)，以体系与环境之间能否交换能量和物质为依据,将系统分为封闭系统(closed system )、孤立系统(isolated system)、敞开系统(open system)。

2、系统的诸性质不随时间而改变的状态称为热力学平衡态，热力学平衡态必须同时满足的四个条件是、力学平衡、相平衡和化学平衡。相平衡是指系统中不随时间而变。

3、热力学变量分为广度变量和强度变量，广度变量的数值与系统的数量成正比，例如体积、质量、、内能等，广度性质具有加和性，数学上为函数。

4、强度性质(intensive properties)的数值取决于系统的本性，与系统的数量无关，不具有加和性，数学上为0次齐函数，例如温度、压力、等。

5、热力学第二定律的两种表述：

Clausius说法(1850年）：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化”

Kelvin说法(1851年)：“不可能从单一热源取热使之完全变为功，而不发生其它变化”

6、热力学第二定律表达式（克劳修斯不等式）是

7、1824年法国工程师卡诺(N.L.S.Carnot) 在两个热源之间设计了由理想气体的等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩四个过程所构成的循环过程，这种循环过程称为卡诺循环。卡诺热机的效率只与两个热源的温度有

关，与工作物质无关。

8、下列各式， ① ④ 只表示偏摩尔量， ③ ⑥ ⑧ 只表示化学势， ② ⑦ 既不是偏摩尔量又不是化学势， ⑤ 既是偏摩尔量又是化学势。 ①C n ,P ,T B n H ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ②C n ,V ,T B n G ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ③C n ,V ,S B n U

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ④C n ,P ,T B n A

⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ ⑤C n ,P ,T B

n G ⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ ⑥C n ,P ,S B

n H ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ⑦C

n ,T ,S B

n U ⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ⑧C

n ,V ,T B n A

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 9、在一定的温度压力下，液态混合物中任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律者称为理想溶液，理想溶液的热力学定义式是 ，理想溶液有何特点?并给与证明。

10、Helmholtz free energy 可理解为 等温 条件下体系 做功 的本领。ΔG ＜0表示过程自发进行的条件是： 封闭体系 、 W f =0 、 等温等压 。 11、列举出4个不同类型的等焓过程： 理想气体自由膨胀 、 气体节流膨胀 、 理想气体等温变化 、 理想气体（溶液）混合或恒容恒压绝热化学反应 。 12、（填 >、=、<）

①在恒温、恒压下，理想液态混合物混合过程的V mix ∆ = 0； U mix ∆ = 0；

S mix ∆ > 0； G mix ∆ < 0；

②理想气体自由膨胀过程的Q = 0； U ∆ = 0； S ∆ > 0； G ∆ < 0； ③H 2(g)和Cl 2(g)在绝热钢瓶中反应生成HCl(g)，该过程的W = 0； U ∆ = 0； S ∆ > 0； A ∆ < 0；

④)P ,K ,l (O H θ3732变成)P ,K ,g (O H θ3732

，该过程的W < 0； Q > 0； H ∆ > 0； S ∆ > 0； G ∆ = 0；

二、选择题

1、体系的状态改变了，其内能值（ ）

（A ）必定改变 （B ）必定不变 （C ）不一定改变 （D ）状态与内能无关

2、对于不作非体积功的封闭体系，下面关系始中不正确的是（ ） （A ）T S H p

=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （B ）S T F V -=⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ （C ）V p H S

=⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ （D ）p V U S =⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ 3、当热力学第一定律以pdV Q dU

-=δ表示时，它是用于（ ）

（A ）理想气体的可逆过程 （B ）封闭体系只作体积功的过程 （C ）理想气体的等压过程 （D ）封闭体系的等压过程 4、从定义U=H-pV 出发推断下列关系式中不正确的是( ) （A ）p V H V U p p -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ （B ）p V T C V U p

p p -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ （C ）T V T T H V U p p p -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∙⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂ （D ）p V T T H V U p

p p -⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂∙⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 5、理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀吸热Q ，所作的功是变到相同状态的最大功的20%，则体系的熵变为（ ） （A ）

T

Q

（B ）0 （C ）T Q 5 （D ）T Q -

6、对n mol 理想气体S

p T ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂的值等于（ ）12

12,ln ln V V nR T T nC S m v +=∆ （A ）

R

V

（B ）nR V （C ）V C V （D ）p C V

7、下列关系式中，哪一个不需要理想气体的假设 （A ）C p -C V =nR

（B）dlnp/dT=ΔH/RT2

（C）ΔH=ΔU+pΔV(恒压过程)

（D）绝热可逆过程，pVγ=常数

8、理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( )

9、饱和溶液中溶质的化学势μ与纯溶质的化学势μ*的关系式为： ( ) （A）μμ

=*（B）μμ

<*（D）不能确定

>*（C）μμ

10、 273.15K、2p0时，水的化学势比冰的化学势

（A）高；（B）低；

（C）相等；（D）不可比较.

11、过饱和溶液中溶剂的化学势比纯溶剂的化学势高低如何？

（A）高；（B）低；

（C）相等；（D）不可比较.

12、第一类永动机不能制造成功的原因是( A )

(A) 能量不能创造也不能消灭

(B) 实际过程中功的损失无法避免

(C) 能量传递的形式只有热和功

(D) 热不能全部转换成功