热力学第二定律习题课

热力学第二定律习题课

一．判断题（正确者在括号内打“√”，错误者打“×”）

1) 任意体系经一循环过程则其ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG ，ΔF 均为零，此结论对吗？

2) 可逆机的效率最高，用可逆机去牵引火车，可加快速度。

3) 凡是ΔS > 0的过程都是不可逆过程，对吗？

4) 体系由平衡态A 变到平衡态B ，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变，对吗？

5) 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加，对吗？

二．选择题（将最正确的答案填在括号内）

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 =0

2) 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是（ ）

A. W = 0

B. Q = 0

C. ΔS > 0

D. ΔH = 0

3) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则 （ ）

A. 可以从同一始态出发达到同一终态。

B. 不可以达到同一终态。

C. 不能确定以上A 、B 中哪一种正确。

D. 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定。

4) 求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS ，可以通过以下哪个途径求得？ （ ）

A. 始终态相同的可逆绝热过程。

B. 始终态相同的可逆恒温过程。

C. 始终态相同的可逆非绝热过程。

D. B 和C 均可。

5) 在绝热恒容的系统中，H 2和Cl 2反应化合成HCl 。在此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？( )

A. ΔH

B. ΔU

C. ΔS

D. ΔG

6) 在101.3kPa 下，110℃的水变为110℃水蒸气，吸热Q p ，在该相变过程中下列哪个关系式不成立？( )

A. ΔS 体 > 0

B. ΔS 环 > 0

C. ΔS 体+ΔS 环 > 0

D. ΔG 体 < 0

7) 一个由气相变为凝聚相的过程在恒温恒容下自发进行，问下列各组答案中哪一个是正确的：( )

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 = 0

8) 理想气体的物质的量为n ，从始态A(p 1,V 1,T 1)变到状态B(p 2,V 2,T 2),其熵变的计算公式可用：( )

A.　ΔS =nR ln(p 2/p 1)+∫21d T T p T T

C B. ΔS =nR ln(p 1/p 2)－∫21d T

T p T

T

C C. ΔS =nR ln(V 2/V 1)+ ∫21d T T V

T T C D. ΔS =nR ln(V 2/V 1)－∫21d T T V T

T

C

9) 在标准压力下，90℃的液态水气化为90℃的水蒸汽，体系的熵变为：( )

A.ΔS 体 >0

B. ΔS 体 <0

C. ΔS 体 =0

D. 难以确定

10) 下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？( )

A. (∂T /∂V )S = (∂V /∂S )p

B. (∂T /∂p )S = (∂V /∂S )p

C. (∂S /∂V )T = (∂p /∂T )V

D. (∂S /∂p )T = −(∂V /∂T )p

三．填空题。在以下备小题中画有“——，’处或表格中填上答案

1) 在绝热封闭条件不，可逆过程的ΔS ___ 0，自发过程的ΔS ___ 0，非自发过程的ΔS ___ 0。

2) 100°C 、1.5p \的水蒸汽变为100°C ，p \的液体水，则此过程的ΔS ___ 0, ΔG ___ 0。

3) 实际气体绝热自由膨胀，则该过程的ΔU ___ 0，ΔS ___ 0。

4) H 2O 在373.15K 和101325Pa 下通过强烈搅拌而蒸发，则

A. ΔS ___ Q /T

B. ΔA ___ W

C. ΔA ___ W’

D. ΔG ___ W ’

5) 理想气体向真空膨胀，体积由V 1变到V 2，其ΔU ___ 0，ΔS ___ 0。

6) 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里，当热力学函数_____ 到达最___ 值时,体系处于平衡状态。

四．计算题：

1、求1mol 双原子理想气体，经下列各过程的ΔS ：

①绝热自由膨胀，由 V ──> 2V ；

②绝热可逆膨胀，由 V ──> 2V ；

③定温自由膨胀，由 V ──> 2V ；

④定温可逆膨胀，由 V ──> 2V 。

2、计算下列各定温过程的ΔS ，设A 、B 均为理想气体。

③同①，但将A 变成B ；

④同②，但将A 变成B 。

3、300K 、106Pa 的1mol 理想气体，反抗恒定外压2×105Pa 至绝热膨胀平衡。试计算该过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 和ΔS 。（C V ,m ＝12.47J·mol -1·K -1）

4、400K 、106Pa 的1mol 理想气体，反抗恒定外压5×105Pa 至绝热膨胀平衡。试计算该过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 和ΔS 。已知C V ,m ＝(18.8+0.21T /K)J·mol -1·K -1。

5、在标准压力下，1mol 固态Br 2从-7.12℃（正常熔点）转变为61.55℃（正常沸点）时的气态Br 2。求该过程的ΔH 和ΔS 。已知Br 2(l)的C p ,m ＝71.54J·mol -1·K -1，其熔化热和汽化热分别为10.82和29.21kJ·mol -1。

6、已知液体CO 2及固体CO 2的饱和蒸气压p *(CO 2,l)及p *(CO 2,s)与温度的关系式分别为：

ln ()/.p T ∗=−+CO ,l Pa K

2201322405 ln ()/.p T ∗=−+CO ,s Pa K

2313327650 (1)在200K 、101.325kPa 下，1mol 固态CO 2转变为相同温度、相同压力下的液态CO 2。求该过程的ΔG 。

(2)判断在200K 、101.325kPa 下，CO 2(l)能否稳定存在？

7、在25℃和标准压力下，煤的燃烧反应： C(石墨)＋O 2(g)──>CO 2(g)

该反应的标准摩尔焓为-393.51kJ/mol ，其反应的标准摩尔熵[变]为2.83J·mol -1·K -1。C(石墨)、O 2(g)和CO 2(g)的定压摩尔热容分别为8.527、29.35和37.1J·mol -1·K -1。

①一热机在热源温度为150℃和环境温度为30℃之间工作。每燃烧120kgC(石墨)，可以产生多少工？

②设想碳的燃烧反应在燃料电池内进行，它绕过了“热转换为工”的过程，直接将化学能转换为电工。在电池内每消耗120kg C(石墨)，最多可以产生多少电工？

8、钠(l)的饱和蒸气压与温度的关系为：

①

②

＋

1mol B V ＋ 1mol B

V