熱力學(xué)第二定律練習(xí)題及答案

1、熱力學(xué)第二定律練習(xí)題一、是非題，下列各題的敘述是否正確，對(duì)的畫(huà) 出昔的畫(huà)X1、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說(shuō)法是：熱從低溫物體傳給高溫物體是不可能的（）2、組成可變的均相系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程dG=-SdT + Vdp+dnB ,既適用于封閉系統(tǒng)也適用于敞開(kāi)系統(tǒng)。（）3、熱力學(xué)第三定律的普朗克說(shuō)法是：純物質(zhì)完美晶體在0 K時(shí)的嫡值為零。（）4、隔離系統(tǒng)的嫡是守恒的。（）5、一定量理想氣體的嫡只是溫度的函數(shù)。（）6、一個(gè)系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，只有進(jìn)行可逆過(guò)程才有嫡變。（）7、定溫定壓且無(wú)非體積功條件下，一切吸熱且嫡減少的反應(yīng)，均不能自發(fā)發(fā)生。（）8、系統(tǒng)由狀態(tài)1經(jīng)定溫、定壓過(guò)程變化到狀態(tài) 2,非體積功 W

2、 <0且有 W >6和 G <0,則此狀態(tài)變化一定能發(fā)生。（）9、絕熱不可逆膨脹過(guò)程中S >0,則其相反的過(guò)程即絕熱不可逆壓縮過(guò)程中S <0。（）10、克-克方程適用于純物質(zhì)的任何兩相平衡。（）11、如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的rH 不隨溫度變化，則其rS也不隨溫度變化，（）12、在多相系統(tǒng)中于一定的 T, p下物質(zhì)有從化學(xué)勢(shì)較高的相自發(fā)向化學(xué)勢(shì)較低的相轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。（）14、理想氣體的嫡變公式13、在10 C, 101.325 kPa下過(guò)冷的H2O （ l ）凝結(jié)為冰是一個(gè)不可逆過(guò)程， 故此過(guò)程的嫡變大于零。（）只適用于可逆過(guò)程。（）15、系統(tǒng)經(jīng)絕熱不可逆循環(huán)過(guò)程中S= 0

3、,o （）二、選擇題1、對(duì)于只做膨脹功白封閉系統(tǒng)的（A/ T）V值是：（）（1）大于零（2）小于零 （3）等于零 （4）不確定 2、從熱力學(xué)四個(gè)基本過(guò)程可導(dǎo)出(3) VsA(1) (2)V T3、1mol理想氣體（1）經(jīng)定溫自由膨脹使體積增加1倍；（2）經(jīng)定溫可逆膨脹使體積增加 1倍；（3）經(jīng)絕15熱自由膨脹使體積增加1倍；（4）經(jīng)絕熱可逆膨脹使體積增加1倍。在下列結(jié)論中何者正確？（(1) Si= S?= S3= S4(2)S1= S2 ,，3= S4=0(3) S1= S4,S2= S3(4) S1= S2= S3，$4=04、1 mol理想氣體經(jīng)一等溫可逆壓縮過(guò)程，則：()。(1) G &

4、gt; A;(2) G < A;(3) G = A;(4) G 與 A 無(wú)法比較。5、理想氣體從狀態(tài)I等溫自由膨脹到狀態(tài)II,可用哪個(gè)狀態(tài)函數(shù)的變量來(lái)判斷過(guò)程的自發(fā)性。()(1) G(2) U (3) S(4) H6、物質(zhì)的量為n的理想氣體等溫壓縮，當(dāng)壓力由p1變到p2時(shí)，其 G是：()。(1)；(2)；(3);(4)7、1 mol理想氣體從相同的始態(tài)(p1,V1,T1)分別經(jīng)絕熱可逆膨脹到達(dá)終態(tài)(p2,V2,T2),經(jīng)絕熱不可逆膨脹到達(dá)，則T T2, V V2, S S2。(選填 >,=,<)8、若系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過(guò)程，則下列各組哪一組所包含的量其改變量均為零：()(1)

5、U、Q、W、H;(2) Q、H、C、Cv；(3) U、H、S、G;(4) AU> AH> Qp、Qv。9、 在100C, 101.325 kPa下有1 mol的H2O(l),使其與100c的大熱源接觸并使其向真空中蒸發(fā)，變?yōu)?00C, 101.325 kPa的H2O( g ),對(duì)于這一過(guò)程可以用哪個(gè)量來(lái)判斷過(guò)程的方向？()(1) S (系統(tǒng))(2) S (系統(tǒng))+ S (環(huán)境) G (4) S (環(huán)境)10、液態(tài)水在100c及101 325 kPa下汽化成水蒸氣，則該過(guò)程的()。(1) H = 0; S = 0;(3) A = 0;(4) G = 011、一定條件下，一定量的純鐵與

6、碳鋼相比，其嫡值是()(1) S(純鐵)> S (碳鋼)；(2) S(純鐵)<S (碳鋼)；(3) S(純鐵)=S (碳鋼)；12、非理想氣體絕熱可逆壓縮過(guò)程的S ()(1) =0; >0;(3) <0; G ,13、對(duì)封閉的單組分士W目系統(tǒng)，且 W' =0寸， 的值應(yīng)是()p T(1) <0(2) >0(3) =0(4)無(wú)法判斷14、10 mol某理想氣體，由始態(tài) 300 K , 500 kPa進(jìn)行恒溫過(guò)程的吉布斯函數(shù)變G =-47 318 kJ。則其終態(tài)系統(tǒng)的壓力為()。(1) 125 kPa；(2) 75 0 kPa；(3) 7 500 kPa

7、；(4) 25 kPa )15、理想氣體定溫自由膨脹過(guò)程為() AS>0(2)U<0 (3) Q>0(4)W<0三、填空題1、等式-U0適用于。V t Pt V t2、熱力學(xué)第三定律的普朗克說(shuō)法的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。3、 1mol理想氣體由同一始態(tài)開(kāi)始分別經(jīng)可逆絕熱膨脹(I)與不可逆絕熱膨脹(n)至相同終態(tài)溫度,(選擇填 >, <,二)則 U IUn, Si Sn。4、 1 mol理想氣體從 p1=0.5 MPa節(jié)流膨脹到 p2=0.1 MPa時(shí)的嫡變?yōu)?S=5、使一過(guò)程的S=0,應(yīng)滿足的條件是 。 SnR 6、有個(gè)學(xué)生對(duì)理想氣體的某個(gè)公式記得不太清楚了，他只模

8、糊記得的是。你認(rèn)為，這X T P個(gè)公式的正確表達(dá)式中，X應(yīng)為 。7、熱力學(xué)基本方程之一為dH= 。8、在 732 K 時(shí)，反應(yīng) NH4Cl(s) = NH 3(g) + HCl(g) 的rG = 20.8 kJ mol-1, rH =154 kJ mol-1,則該反應(yīng)的rS=9、絕熱不可逆膨脹過(guò)程系統(tǒng)的S 0,絕熱不可逆壓縮過(guò)程系統(tǒng)的S 0。(選填 >，<或=) 10、 嫡增原理表述為 。11、在熱源溫度為534 K及305 K間工作的可逆熱機(jī)，每一循環(huán)能作功135 J,求熱機(jī)在每一循環(huán)過(guò)程中從高溫?zé)嵩次崃繛椤?2、在封閉系統(tǒng)中，無(wú)論發(fā)生何種不可逆絕熱過(guò)程：(1)決不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)

9、的嫡變S(系統(tǒng))的現(xiàn)象；(2)環(huán)境的嫡變S(環(huán))必然是。選填>0 - 0 < 0, < 0或=0)13、由克拉貝龍方程導(dǎo)出最常用的、最簡(jiǎn)單的克拉貝龍-克勞修斯方程的積分式時(shí)所作的三個(gè)近似處理分別是(1) ; (2) ; (3) 。14、已知某化學(xué)反應(yīng)在 25 C的標(biāo)準(zhǔn)摩爾嫡變?yōu)閞S (298 K),又知該反應(yīng)的 b Cp,m,B ,則溫度T時(shí)該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾嫡變r(jià)S (T)=。15、熱力學(xué)基本方程dH=TdS+Vdp+匯BdnB的適用條件為組成變的 系統(tǒng)和。四、計(jì)算題1、已知0c冰的飽和蒸氣壓為 0 611 kPa,其升華始為2820 J g-1,水汽的Cpm=30 12 J

10、 K-1 mol-1 °若將0 C 時(shí)的1 g冰轉(zhuǎn)變?yōu)?50C, 10 13 kPa的水汽，系統(tǒng)的嫡變?yōu)槎嗌伲吭O(shè)水汽為理想氣體。已知H2O的摩爾質(zhì)量 M=18 02 g mol-1。2、固態(tài)氨的飽和蒸氣壓為，液態(tài)氨的飽和蒸氣壓為。試求（1）三相點(diǎn)的溫度、壓力；（2）三相點(diǎn)的蒸發(fā)烙、升華烙和熔化烙。3、 4 mol某理想氣體，其 Cvm = 2 5 R,由始態(tài)531 43 K, 600 kPa,先等容加熱到 708 57 K,在絕熱可逆 膨脹至500 kPa的終態(tài)。求終態(tài)的溫度。整個(gè)過(guò)程的U及S各為若干？4、設(shè)有2 mol單原子理想氣體，其 Cpm = 2 5 R。由298 15 K及

11、3 MPa的始態(tài)壓力突然降到 100 kPa絕熱 膨脹，作膨脹功2095 J,試計(jì)算系統(tǒng)的嫡變So5、已知H2O（l）在298K時(shí)的飽和蒸氣壓為 3168Pa蒸發(fā)始為44.01 kJ mol 1,現(xiàn)有2 mol H 2O（l）在298K、0.1 MPa 下變?yōu)橥瑴赝瑝旱乃魵狻Ｓ?jì)算此過(guò)程的U, H, S, Go設(shè)蒸氣可視為理想氣體。6、在59C時(shí)，過(guò)冷液態(tài)二氧化碳的飽和蒸氣壓為0 460 MPa ,同溫度時(shí)固態(tài) CO2的飽和蒸氣壓為 0 434MPa,問(wèn)在上述溫度時(shí)，將 1 mol過(guò)冷液態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為固態(tài) CO2時(shí)，G為多少？設(shè)氣體服從理想氣體行 為。7、 在70 c時(shí)CCl4的蒸氣壓為 81

12、 613 kPa, 80c時(shí)為11243 kPa。計(jì)算：（1） CCl4的摩爾汽化烙；（2）正常沸點(diǎn)。8、1 mol理想氣體在300 K下，等溫可逆膨脹體積增加一倍，計(jì)算該過(guò)程的W, Q, U, H, G, A及So9、1 mol水在100 C、101.325 kPa恒溫恒壓蒸發(fā)為同溫同壓下的水蒸氣，然后將此水蒸氣恒溫可逆膨脹變 為100C、50 kPa的水蒸氣，求此過(guò)程的 Q, W, U, H, AS, AA和AG。已知水在100C、101325 Pa 下的 vapHm為 40.67 kJ. mol-110、在0 c附近，純水和純冰成平衡，已知 0 c時(shí)，冰與水的摩爾體積分別為0 01964

13、10 3 m3mol 1和0 01800 10 3 m3 mol 1,冰的摩爾熔化夕含為fusHm = 6 029 kJ mol 1,試確定0c時(shí)冰的熔點(diǎn)隨壓力的變化率 dT/dp = ?11、在25c時(shí)1 mol O2從1000 kPa自由膨脹到100 kPa,求此過(guò)程的 U, H, S, A, G （設(shè)O2為理 想氣體）。12、試求2mol,100C,40KPa水蒸氣變成100c及100KPa的水時(shí)，此過(guò)程的 4H和$, AGo設(shè)水蒸氣可 視為理想氣體，液體水的體積可忽略不計(jì)。已知水的摩爾氣化熱為40670J mol-113、已知各物質(zhì)在 298.15K時(shí)的熱力學(xué)函數(shù)數(shù)據(jù)如下：，質(zhì)C2H5

14、0H(g)C2H4(g)H2O(g)/KJ.mol1235.3052.283241.80Sm/TJ.molK1282.0219.45188.74CP,mJ.K 1.mol 165.4443.5633.577對(duì)下列反應(yīng)：C2H50H(g)=C2H4(g)+ H 20(g)求此反應(yīng)在398K時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力下 E=1mo時(shí)的Q,W, U , H , S及 G14、苯在正常沸點(diǎn) 353K下的 vapHm 30.77kJ.mol 1 苯（l）和苯（g）的Cp,m分別為135.1和81.76一一一 1 一 1J.K .mol ,現(xiàn)將2mol的苯（g）在300K, 101.325KPa下全部等溫等壓冷凝為苯（

15、 l），求此過(guò)程的Q,W, U , H , S及 G15、在恒嫡條件下，將3.45mol的某雙原子理想氣體從15C, 100kpa壓縮到700kpa,然后保持容積不變降溫至15C,求此過(guò)程的Q,W, U, H及S五、證明題1、2、3、4、 V T p TT p試證明物質(zhì)的量恒定的單相純物質(zhì)，只有 p, V, T變化過(guò)程的試證明封閉系統(tǒng)單相純物質(zhì)只有 p,V,T變化過(guò)程的理想氣體的若一液體的摩爾蒸發(fā)始與溫度的關(guān)系式為vapHm = H0 + aT從克拉貝龍-克勞修斯方程微分式推導(dǎo)出該方程的定積分式。5、在等壓條件下，將物質(zhì)的量為n的理想氣體加熱，使其溫度升高1 K,試證明其所作的 功為-nRK0

16、熱力學(xué)第二定律習(xí)題答案一、是非題答案1、X2、，3、， 4、X 5、X 6、X7、， 8、，9、X10、X 11、，12、V13、X 14、X 15、V二、選擇題答案1 (2)2 (2)3 (4)4、(3) 5、(3) 6、 (4) 7、解： > >>8、 (3)9、(2)10、 (4) 11、 (2) 12、 (1)13(2)14、 (2)15、(1)三、填空題答案1、解：理想氣體2、解：S*(0 K,完美晶體)=03、解：=<4、解：13.38J.K-15、解：絕熱可逆過(guò)程循環(huán)過(guò)程6、解：p7、解：dH=TdS+Vdp8、解：239 J K-1 mol-19、解：&

17、gt;>10、解：當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)絕熱過(guò)程由某一狀態(tài)達(dá)到另一狀態(tài)時(shí)，它的嫡不減少；嫡在絕熱可逆過(guò)程 中不變，在絕熱不可逆過(guò)程后增加。11、解： 315 J12、解：(1)0013、解：(1)因?yàn)?Vm( g ) >> Vm( l 或 S)所以 p Vm( g ) Vm( l )或 p Vm( g ) Vm( S ) = pVg( 2 分)(2)將蒸氣視為理想氣體，即 Vm( g ) =(4分)(3)積分時(shí)，視 vapHm或subHm為與溫度T無(wú)關(guān)的常數(shù)(6分)14、解：rS (T) = rS (298 K) +15、解：U_ 均相四、1、解：設(shè)計(jì)過(guò)程H2O(S ), 1 g0C, 6

18、11 Pa可逆過(guò)程W =0S1H2O( g ),1 g0611 PaS? H2O(g ),1 g 15010 130 Pa(3分)（2分）= 0471 J - K-1S = Si + S2 = 9 85 J K-12、解：（1）三相點(diǎn)的T, p：,T = 195 2 K,p = 5 92 kPa（4分）（4分）（1分）（2）把與蒸氣壓式比較得（5分）subHm = 37548314 J mol-1 = 31.21 kJ - molvapHm = 30638 314 J mol-1 = 25.47 kJ - mol-1I II II I / . .|-1fusHm = subHm 一 vapHm

19、 = 5.74 kJ , mol（6分）（7分）（8分）3、 n = 4 molp2 = p1 T2 / T1 = 600 kPa 708 57 / 53143 = 800 0 kPa（1分）（4分）U = nCvm （ T3-T1 ）=4 25 8314 （ 61953-531 43 ） J = 7325 J（6分）S2 = 0（7分）S = S1 = n Cvm ln （ T2 / T1 ）=4 25 8314 ln（708 57 / 531 43） J - K=23 92 J K-1（10 分）4、解：此過(guò)程為不可逆過(guò)程，要求先求出不可逆絕熱膨脹過(guò)程終態(tài)的溫度，W= U,終態(tài)溫度T2,則

20、：（3分）故 T2 = 21560 K5、2 mol=81.4 J -H 20(1)K-1(6分)298K 0.1 MPa2 mol H 20(g) 298K 0.1 MPa(3分)2 molH 2O(l)298K 3168Pa2 mol H 2O(g) 298K 3168PaH=Qp= H1 H2 H30+2 44.01+0 kJ mol88.02kJ mol(4分)W P V=-PVg=-nRT=- 28.314298 J4.96kJ(2分)U=Q+W= 88.02 4.96 kJ 83.06kJ(2分)H2S= S1S2S30+ +nRlnTPiP23244.01 1030+2 8.31

21、4ln298316870T295.4-57.4 J K1238.0J K 1G= H-T S= 88.02 298 0.238 kJ17.10kJ(2分)6、解：此過(guò)程為不可逆相變，故設(shè)計(jì)過(guò)程:(3分)-59C CO2( l )0 460 MPa不可逆相變f-59C CO2( s )0 434 MPa59 C CO2( g )0 460 MPa-59C CO2( g )0 434 MPa(3分)G = G1 + G2 + G3過(guò)程1, 3為可逆相變，即 Gi = G3 = 0過(guò)程2為等溫可逆膨脹7、解:104 J（3分）G = G2 =-104 J（2分）=349.83 K（2分）（3分）（6

22、分）（t2 = 76.68 C ）（8分）8、解:（1分）W = RTln（V2/V1） = （ 8314 300 ln2）1 729 kJ（2分）729 kJ（1分）（1分）G = A = W = 1 729 kJ（2分）S = Q / T = 1728 8 J / 300 K = 5 76 J9、解：H = H1+ H2 =40.67 kJ（2分）U = Ui + U2 = H- （ pV ） = H - nRT=40.67 8.314 X 373.15 X 10-3=40.67 -3.102 =37.57 kJ（2分）W = Wi+ W2 = nRT+nRTln= 3.102+8.314

23、 X 373.15 X 10-3 In50101,325= -3.102-2.191=- 5.29 kJ（2分）q = u W = 37.57+5.29=42.9 kJ（2分）S= H/T+nRln（p1/p2）= 40.67X 103/373.15+8.314 In101,32550=108.99+5.87 = 114.9 J.K-1（2分）A= U-T S=37.57373.15 X 114.9X 10-3 = 5.29 kJG= H-T S=40.67-373.15 X114.9X 10-3 =-2.20 kJ10、解：此為 固 液 兩相平衡。（1分）（1分）(3分)，Hfus m273

24、.15 (0.01800 0.01964) 10 3 K6029Pa= 7 4310-8 K - Psi111、解：U = 0, H = 0,（2分）（5分）12、解：設(shè)計(jì)過(guò)程（8分）（3分）H= H1 + H2 =0+2X 40670=81.34 kJS = S1 + & =0+= 81.34 1000 =217.98 J - K-1 T 373.15G = H-T S = 81.34-373.15 X217.98 X 10-3 = 0 J13、解：解： 1mOlH 叫 $11rCp,m= 43.56 33.577 65.4411.70J mol 1 k 1rHm 298 52.28

25、3 241.8 235.3KJ 45.78KJqq398Qp 398 rHm 398 r Hm 298298 Cp,mdT45.78311.70 (398298) 10 3 46.953 KJrSm 298 219.45188.74 282 126.19 mol1 k1398rSf 298398298Cp,m/TdT126.1911.70 ln398298129.58 Jmol 1rU398398RT46.9538.31439810 343.64 KJW=rUm 398 Q 39843.6446.95KJ3.31KJ398rHm 398 TrSm 39846.95 398 129.58103 KJ4.62J14、解:恒溫恒壓下的不可逆相變2 mol C6H6(g) 300 K2 mol C6H6(l )300 KSiS3等壓2 mol C6H6(g) 353KS22 mol C6H6(l )353 KH=Qp=Hi H2 H3353300 nCP,m g dTn相變H m300353nCp,m l dT81.