熱力學(xué)第二定律練習(xí)題

1、熱力學(xué)第二定律練習(xí)題一、判斷題一、判斷題1. 熵增加的過程一定是自發(fā)過程。 2. 絕熱可逆過程的S=0，絕熱不可逆膨脹過程的S0，絕熱不可逆壓縮過程S 0。24相變過程G = 0。25熱力學(xué)第三定律是說固體在絕對零度時(shí)其熵為零。26理想氣體等溫自由膨脹時(shí)，G = F = 0。27在100、p時(shí)，1 mol水與100的大熱源接觸，使其向真空容器中蒸發(fā)成100、p的水蒸氣，此過程的S = S(環(huán))。熱力學(xué)第二定律練習(xí)題28系統(tǒng)經(jīng)過不可逆循環(huán)后的熵變大于可逆循環(huán)的熵變。29系統(tǒng)從始態(tài)到達(dá)終態(tài)經(jīng)過不可逆過程后的熵變大于經(jīng)過可逆過程的熵變。30系統(tǒng)經(jīng)吸熱過程后的熵必然增加。31系統(tǒng)經(jīng)放熱過程后的熵必然減

2、少。33理想氣體絕熱自由膨脹，由于系統(tǒng)與外界沒有熱量和功的交換，所以其熵變?yōu)?。34熵變小于的過程不可能自發(fā)進(jìn)行。32系統(tǒng)經(jīng)可逆放熱過程后的熵必然減少。35可逆絕熱過程的熵變必然為。36.滿足 的氣體一定是理想氣體。0TVU熱力學(xué)第二定律練習(xí)題二、簡答題二、簡答題下列說法對嗎？為什么？ (1)為了計(jì)算不可逆過程的熵變，可以在始末態(tài)之間設(shè)計(jì)一條可逆途徑來計(jì)算。但絕熱過程例外。 (2)絕熱可逆過程 S =0，因此，熵達(dá)最大值。 (3)體系經(jīng)歷一循環(huán)過程后，S =0 ，因此，該循環(huán)一定是可逆循環(huán)。 (4)過冷水凝結(jié)成冰是一自發(fā)過程，因此，S 0 。 (5)孤立系統(tǒng)達(dá)平衡態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是熵不再增加。 (6)

3、吉布斯函數(shù)G減小的過程一定是自發(fā)過程。 (7)在等溫、等容、無其它功條件下，化學(xué)變化朝著亥姆霍茲函數(shù)F減少的方向進(jìn)行。 (8)根據(jù)dG =-SdTVdp，對任意等溫、等壓過程G =0。 (9)只有等溫等壓條件下才有吉布斯函數(shù)G的變化值。2. 在什么條件下,下列等式才能成立? 式中W為體積功。 STFGWQ熱力學(xué)第二定律練習(xí)題3. 理想氣體恒溫可逆膨脹過程U=0,Q=W, 說明理想氣體從單一熱源吸熱并全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?這與熱力學(xué)第二定律的開爾文表述有無矛盾?為什么? 始終態(tài)相同的系統(tǒng)來說，不可逆過程的熵變大于可逆過程的熵變”此說法是否正確？為什么？ 4. “在可逆過程中 ,而在不可逆過程中，所以對于

4、6. 任意體系經(jīng)一循環(huán)過程 U，H，S，G，F(xiàn) 均為零，此結(jié)論對嗎？7.封閉絕熱循環(huán)過程一定是個(gè)可逆循環(huán)過程，此說法對嗎？為什么？5. 一定量的氣體在氣缸內(nèi)，(1) 經(jīng)絕熱不可逆壓縮，溫度升高，S 0；(2) 經(jīng)絕熱不可逆膨脹，溫度降低，S 0 的過程都是不可逆過程，對嗎？為什么？10. 一個(gè)理想熱機(jī)，在始態(tài)溫度為 T2的物體A和溫度為T1的低溫?zé)嵩碦之間可逆地工作，當(dāng)A的溫度逐步降到 T1時(shí)，A總共輸給熱機(jī)的熱量為Q2，A的熵變?yōu)镾 A，試導(dǎo)出低溫?zé)嵩碦吸收熱量Q1的表達(dá)式。 11. 請判斷理想氣體恒溫可逆膨脹過程中，體系的 U、H、S、F、G 中有哪些一定為零？12. 在 298.15K

5、時(shí)，1mol 的理想氣體，其亥氏自由能 F 和吉氏自由能 G 的絕對值皆不可知，因此，此時(shí) F 和 G 之間的差值也不可知，對嗎？熱力學(xué)第二定律練習(xí)題三、填空題三、填空題1指出下列各過程中，物系的U、H、S、A、G中何者為零？ 理想氣體絕熱自由膨脹過程；( ) 實(shí)際氣體節(jié)流膨脹過程；( ) 理想氣體由(p1,T1)狀態(tài)絕熱可逆變化到(p2,T2)狀態(tài)；( ) H2和Cl2在剛性絕熱的容器中反應(yīng)生成HCl；( ) 0、p時(shí)，水結(jié)成冰的相變過程；( ) 理想氣體卡諾循環(huán)。( )2amolA與bmolB的理想氣體，分別處于(T,V,pA)與(T,V,pB)的狀態(tài)，等溫等容混合為(T,V,p)狀態(tài)，那

6、么U、H、S、F、G何者大于零，小于零，等于零？( )熱力學(xué)第二定律練習(xí)題3. 選擇“”、“”、“”中的一個(gè)填入下列空格實(shí)際氣體絕熱自由膨脹 U _ 0，S _ 0。4. 選擇“”、“”、“”中的一個(gè)填入下列空格理想氣體恒溫可逆壓縮 S _ 0，G _ 0。5. 選擇“”、“”、“”中的一個(gè)填入下列空格若反應(yīng) C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒溫、恒壓條件下發(fā)生，其 rHm, 0 (D) H = 0熱力學(xué)第二定律練習(xí)題4. 理想氣體經(jīng)可逆與不可逆兩種絕熱過程 （ ）(A) 可以從同一始態(tài)出發(fā)達(dá)到同一終態(tài)(B) 不可以達(dá)到同一終態(tài)(C) 不能斷定 (A)、(B) 中哪一種正確(D)

7、 可以達(dá)到同一終態(tài)，視絕熱膨脹還是絕熱壓縮而定5. P、273.15K 水凝結(jié)為冰，可以判斷體系的下列熱力學(xué)量中何者一定為零？ (A) U (B) H (C) S (D) G6. 在絕熱恒容的反應(yīng)器中，H2和 Cl2化合成 HCl，此過程中下列各狀態(tài)函數(shù)的變化值哪個(gè)為零？ ( )(A) rUm (B) rHm (C) rSm (D) rGm7. 在絕熱條件下，用大于氣筒內(nèi)的壓力，迅速推動(dòng)活塞壓縮氣體，此過程的熵變?yōu)椋? )(A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能確定熱力學(xué)第二定律練習(xí)題8. 在 270K,101.325kPa 下，1mol過冷水經(jīng)等溫等壓過程凝結(jié)為同樣條件下

8、的冰，則體系及環(huán)境的熵變應(yīng)為：( ) (A) S體系0 ，S環(huán)境0 (B) S體系0 (C) S體系0 ，S環(huán)境0 ，S環(huán)境09. 已知某可逆反應(yīng)的 (rHm/T)p= 0，則當(dāng)反應(yīng)溫度降低時(shí)其熵變 rSm（ ）(A) 減小 (B) 增大 (C) 不變 (D) 難以判斷10. 在 N2和 O2混合氣體的絕熱可逆壓縮過程中，體系的熱力學(xué)函數(shù)變化值在下列結(jié)論中正確的是 ( )(A) U = 0 (B) F = 0 (C) S = 0 (D) G = 011. 單原子理想氣體的 CV,m = (3/2)R 溫度由 T1變到 T2時(shí)，等壓過程體系的熵變 Sp與等容過程熵變 SV之比是 ( ) (A)

9、1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 3熱力學(xué)第二定律練習(xí)題12. 水在 100，P壓力下沸騰時(shí)，下列各量何者增加？( ) (A) 熵 (B) 氣化熱 (C) Gibbs 自由能 (D) 蒸氣壓13. 室溫下，10P的理想氣體絕熱節(jié)流膨脹至 5P的過程有：(1) W 0 ； (2) T1 T2； (3) Q = 0 ； (4) S 0其正確的答案應(yīng)是： ( ) (A)(3)、(4) (B)(2)、(3) (C)(1)、(3) (D)(1)、(2)14. 物質(zhì)的量為 n 的理想氣體從 T1,P1,V1變化到 T2,P2,V2，下列哪個(gè)公式不適用 (設(shè) CV,m為常數(shù)

10、)。 ( ) (A) S = nCP,mln(T1/T2) + nRln(P2/P1) (B) S = nCV,mln(P2/P1) + nCP,mln(V2/V1) (C) S = nCV,mln(T2/T1) + nRln(V2/V1) (D) S = nCP,mln(T2/T1) + nRln(P1/P2)熱力學(xué)第二定律練習(xí)題15. 封閉體系中，若某過程的F = 0，應(yīng)滿足的條件是：( )(A)絕熱可逆,且Wf=0的過程 (B)等容等壓,且Wf=0的過程(C)等溫等壓,且Wf=0的可逆過程 (D)等溫等容,且Wf=0的可逆過程16. 正常沸點(diǎn)時(shí)液體氣化為蒸氣的過程在定壓下升高溫度時(shí)體系的

11、 VapG值應(yīng)如何變化？ ( )(A)VapG0 (B)VapG0 (C)VapG0 (D) VapG017. 從熱力學(xué)基本關(guān)系式可導(dǎo)出 (U/S)V等于( )(A) (H/S)P (B) (F/V)T (C) (U/V)S (D) (G/T)P18. 某氣體的狀態(tài)方程為 PVm= RT + p，其中 為大于零的常數(shù)，該氣體經(jīng)恒溫膨脹，其內(nèi)能 ( )(A) 不變 (B) 增大 (C) 減少 (D) 不能確定熱力學(xué)第二定律練習(xí)題19. 恒壓下純物質(zhì)當(dāng)溫度升高時(shí)其吉氏自由能( )(A)上升 (B)下降 (C)不變 (D)無法確定20. 對于不做非體積功的封閉體系，下面關(guān)系式中不正確的是(A) (H

12、/S)V = T (B) (F/T)V = -S(C) (H/p)S = V (D) (U/V)S = p21. 大多數(shù)物質(zhì)的液體在正常沸點(diǎn)時(shí)的摩爾氣化熵為：( )(A) 20 J.K-1.mol-1 (B) 25 J.K-1.mol-1(C) 88 J.K-1.mol-1 (D) 175 J.K-1.mol-12225時(shí)，將11.2升O2與11.2升N2混合成11.2升的混合氣體，該過程：(A) S 0，G 0 ； (B) S 0，G 0 ；(C) S = 0，G = 0 ； (D) S = 0，G rHm/T ； (C) rSm rHm/T ； (D) rSm rHm/T 。24等容等熵不

13、做其它功的自發(fā)過程，下列關(guān)系肯定成立的是：(A) G 0 ； (B) F 0 ； (C) H 0 ； (D) U U ； (B) F U ； (C) G U ； (D) H 0,G0 C.S0,G0,G0熱力學(xué)第二定律練習(xí)題27. 下列各式中對理想氣體 何時(shí)不為零()A. B. C. D. 28. 在 298K 時(shí)已知?dú)庀喾磻?yīng) 的 為 , 則發(fā)1mol反應(yīng)的 A. = B. =0 D. C. 29.下列敘述中，哪一種是錯(cuò)誤的？ A. 熱不能自動(dòng)從低溫物體流向高溫物體。 B. 不可能從單一熱源吸熱作功而無其他變化。 C. 一切可能發(fā)生的宏觀過程，均向著隔離體系熵增大的方向進(jìn)行。 D. 絕熱可逆過

14、程是恒熵過程。 熱力學(xué)第二定律練習(xí)題30.過冷水的熱容比同溫度下的冰要大，則過冷水凝結(jié)成冰的相變過程的熵變比水凝結(jié)成冰的平衡相變過程的熵變A. 大 B. 小 C. 一樣 D. 無法定 31.在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，90的液態(tài)水氣化為90的水蒸氣，體系的熵變將： A. 小于零 B. 大于零 C. 等于零 D. 不能確定 32.G =F的條件是（）。（A）恒溫恒容；（B）恒溫恒壓；（C）(pV)=0的一切過程；（D）無法判斷。33下列關(guān)于自由能和溫度關(guān)系的曲線正確的是（ ）熱力學(xué)第二定律練習(xí)題 五、計(jì)算題五、計(jì)算題 1. 一可逆機(jī)在三個(gè)熱源間工作，當(dāng)熱機(jī)從 T1熱源吸熱1200焦?fàn)?，作?00焦?fàn)枙r(shí)，試求：

15、(1)其它兩個(gè)熱源與熱機(jī)交換的熱量，指出熱機(jī)是吸熱還是放熱；(2)各熱源的熵變和總熵變。已知各熱源 T1、T2、T3的溫度分別為 400K、300K、200K。2. 將一玻璃球放入真空容器中，球中已封入1mol水 (101.3KPa,373K)，真空容器內(nèi)部恰好容納 1mol 的水蒸氣 (101.3KPa,373K)，若保持整個(gè)體系的溫度為 373K，小球被擊破后，水全部氣化成水蒸氣，計(jì)算 Q，W，U，H，S，G，F(xiàn)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，判斷這一過程是自發(fā)的嗎？用哪一個(gè)熱力學(xué)性質(zhì)作為判據(jù)？試說明之。已知水在 101.3KPa、373K 時(shí)的蒸發(fā)熱為 40668.5 Jmol-1。熱力學(xué)第二定律練習(xí)題

16、3.在一杜瓦瓶（絕熱恒壓容器）中 ，將5摩爾40的水與5摩爾 0 的冰混合，求平衡后的溫度，以及此體系的 H 和 S。已知冰的摩爾熔化熱為 6024 J.mol-1，水的等壓摩爾熱容為 75.3 J.K -1.mol-1?？赡娴葔篜1 = 1.013105 PaV1 =3 dm3T1 = 400 KP2 = 1.013105 PaV2 = 4 dm3T2 = 700 K4. 經(jīng)歷下述可逆等壓過程： 此體系的 CP = 20 J.K -1，始態(tài)熵 S1 = 30 J.K -1。計(jì)算過程的 Q、W 及體系的 U、H、S、F、G 的值。熱力學(xué)第二定律練習(xí)題5. 將 400K 和 101325Pa 的

17、一摩爾某液態(tài)物質(zhì)向真空容器中蒸發(fā)成 400K、101325Pa的氣態(tài)物質(zhì)（可視為理想氣體），已知此條件下該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾氣化熱為16.74 kJ.mol-1。(a) 計(jì)算該過程的 Vap S總、 Vap F、 Vap G；(b) VapS總、VapF、VapG 是否均可用來判別這一過程的方向？并敘述理由，其判斷結(jié)果如何？6. 1mol 理想氣體在 273.15K 等溫地從 10P 膨脹到 P，如果膨脹是可逆的，試計(jì)算此過程的 Q、W 及氣體的 U、H、S、G、F 。7. 1摩爾單原子理想氣體經(jīng)過一個(gè)絕熱不可逆過程到達(dá)終態(tài)，該終態(tài)的溫度為273K，壓力為 P ，熵值為 S (273K) = 188.3 J.K -1.mol-1。0m已知該過程的 Sm= 20.92 J.K-1.mol-1，W = 1255 J。(1) 求始態(tài)的 P1、V1、T1； (2) 求氣體的 U、H、G。熱力學(xué)第二定律練習(xí)題8. 物質(zhì)的量為n的理想氣體絕熱自由膨脹,體積由V1膨脹到V2,求S并判斷