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)的畫錯(cuò)的畫×1、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說法是：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=SdTVdpdnB ，既適用于封閉系統(tǒng)也適用于敞開系統(tǒng)。 （ ）3、熱力學(xué)第三定律的普朗克說法是：純物質(zhì)完美晶體在0 K 時(shí)的熵值為零。 ( )4、隔離系統(tǒng)的熵是守恒的。（ ） 5、一定量理想氣體的熵只是溫度的函數(shù)。（ ）6、一個(gè)系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，只有進(jìn)行可逆過程才有熵變。（ ）7、定溫定壓且無非體積功條件下，一切吸熱且熵減少的反應(yīng)，均不能自發(fā)發(fā)生。 ( )8、系統(tǒng)由狀態(tài)1經(jīng)定溫、定壓過程變化

2、到狀態(tài)2，非體積功W<0，且有W>DG和DG <0，則此狀態(tài)變化一定能發(fā)生。（ ） 9、絕熱不可逆膨脹過程中DS >0，則其相反的過程即絕熱不可逆壓縮過程中DS <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DrH不隨溫度變化，則其DrS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)勢較高的相自發(fā)向化學(xué)勢較低的相轉(zhuǎn)移的趨勢。 （ ）13、在-10，101.325 kPa下過冷的H2O ( l )凝結(jié)為冰是一個(gè)不可逆過程，故此過程的熵變大于零。 （ ）14、理想氣體的熵變公式只適用于可逆過程。 （ ）

3、15、系統(tǒng)經(jīng)絕熱不可逆循環(huán)過程中DS= 0，。 （ ）二、選擇題1 、對(duì)于只做膨脹功的封閉系統(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)基本過程可導(dǎo)出=（ ） 3、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）DS1= DS2= DS3= DS4 （2）DS1= DS2， DS3= DS4=0（3）DS1= DS4， DS2= DS3 （4）DS1= DS2= DS3，

4、DS4=04、1 mol理想氣體經(jīng)一等溫可逆壓縮過程，則：（ ）。 (1) DG > DA； (2) DG < DA； (3) DG = DA； (4) DG與DA無法比較。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)的變量來判斷過程的自發(fā)性。（ ） （1）DG （2）DU （3）DS （4）DH6、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DG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 S

5、2。（選填>， =， <）8、若系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程，則下列各組哪一組所包含的量其改變量均為零：（ ）(1) U、Q、W、H； (2) Q、H、C、CV； (3) U、H、S、G； (4) U、H、Qp、QV。9、 在100, 101.325 kPa下有1 mol的H2O( l )，使其與100的大熱源接觸并使其向真空中蒸發(fā)，變?yōu)?00，101.325 kPa的H2O( g )，對(duì)于這一過程可以用哪個(gè)量來判斷過程的方向？（ ）（1）DS (系統(tǒng)) （2）DS (系統(tǒng))+D S (環(huán)境) （3）DG （4）DS (環(huán)境) ) 10、液態(tài)水在100及101.325 kPa下汽化成水蒸氣

6、，則該過程的（ ）。（1）DH = 0； （2）DS = 0； （3）DA = 0； （4）DG = 011、一定條件下，一定量的純鐵與碳鋼相比，其熵值是（ ）（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程的DS （ ）（1）=0； （2）>0； （3）<0；13 、對(duì)封閉的單組分均相系統(tǒng)，且W=0時(shí)，的值應(yīng)是（ ）（1）<0 （2）>0 （3）=0 （4）無法判斷14、10 mol某理想氣體，由始態(tài)300 K，500 kPa進(jìn)行恒溫過程的吉布斯函數(shù)變DG =47.

7、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； （4） 25 kPa ）15、 理想氣體定溫自由膨脹過程為（ ） (1) S>0 (2) DU<0 (3) Q>0 (4) W<0三、填空題1、等式 適用于 。2、 熱力學(xué)第三定律的普朗克說法的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。3、 1mol 理想氣體由同一始態(tài)開始分別經(jīng)可逆絕熱膨脹（）與不可逆絕熱膨脹（）至相同終態(tài)溫度，（選擇填>, <, =）則DU DU ，DS DS 。4、 1 mol理想氣體從 p1=0.5 MPa 節(jié)流膨脹到 p2=0.1 M

8、Pa時(shí)的熵變?yōu)?D S= 。5、使一過程的D S=0，應(yīng)滿足的條件是 。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，他只模糊記得的是 。你認(rèn)為，這個(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) = NH3(g) + HCl(g) 的 DrG=20.8 kJ·mol-1，DrH=154 kJ·mol-1，則該反應(yīng)的DrS = 。9、絕熱不可逆膨脹過程系統(tǒng)的DS 0，絕熱不可逆壓縮過程系統(tǒng)的DS 0。（選填 >，< 或 = ）10、 熵增原理表述為 。11、在熱源溫度為534 K及305 K間工作的可

9、逆熱機(jī)，每一循環(huán)能作功135 J，求熱機(jī)在每一循環(huán)過程中從高溫?zé)嵩次崃繛?。12、在封閉系統(tǒng)中，無論發(fā)生何種不可逆絕熱過程：（1）決不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的熵變DS(系統(tǒng)) 的現(xiàn)象；（2）環(huán)境的熵變DS(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 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變?yōu)镈rS(298 K)，又知該反應(yīng)的ånB Cp,m,B，則溫度T時(shí)該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變DrS(T) =_。15、熱力學(xué)基本方程dH=TdS+V

10、dp+mBdnB的適用條件為組成_變的_系統(tǒng)和_。四、計(jì)算題1、已知0冰的飽和蒸氣壓為0.611 kPa,其升華焓為2820 J·g-1，水汽的Cp,m=30.12 J·K-1·mol-1。若將0 時(shí)的1 g冰轉(zhuǎn)變?yōu)?50，10.13 kPa的水汽，系統(tǒng)的熵變?yōu)槎嗌?？設(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)焓、升華焓和熔化焓。3、 4 mol某理想氣體，其CV,m = 2.5 R，由始態(tài)531.43 K，600 kPa，先等容加熱

11、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)過程的DU及DS各為若干？4、設(shè)有2 mol單原子理想氣體，其Cp,m = 2.5 R。由298.15 K及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)的熵變DS。5、已知H2O(l)在298K時(shí)的飽和蒸氣壓為3168Pa,蒸發(fā)焓為44.01 kJ·mol-1,現(xiàn)有2 mol H2O(l)在298K、0.1 MPa下變?yōu)橥瑴赝瑝旱乃魵?。?jì)算此過程的DU， DH，DS， DG。 設(shè)蒸氣可視為理想氣體。6、在59時(shí)，過冷液態(tài)二氧化碳的飽和蒸氣壓為0.460 MPa，同溫度

12、時(shí)固態(tài)CO2的飽和蒸氣壓為0.434 MPa，問在上述溫度時(shí)，將1 mol過冷液態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為固態(tài)CO2時(shí)，DG為多少？設(shè)氣體服從理想氣體行為。7、 在70時(shí)CCl4的蒸氣壓為81.613 kPa，80時(shí)為112.43 kPa。計(jì)算：（1）CCl4的摩爾汽化焓；（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)算該過程的W，Q，DU，DH，DG，DA及DS。 9、1 mol水在100、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?yōu)?00、50 kPa的水蒸氣，求此過程的Q，W，DU，DH，S，A和G 。已知水在100、10

13、1325 Pa下的DvapHm為40.67 kJ. mol-110、在0 附近，純水和純冰成平衡，已知0 時(shí)，冰與水的摩爾體積分別為0.01964 ´ 10-3 m3·mol-1和0.01800 ´ 10-3 m3·mol-1，冰的摩爾熔化焓為 DfusHm = 6.029 kJ·mol-1，試確定0時(shí)冰的熔點(diǎn)隨壓力的變化率dT / dp = ？11、在25時(shí)1 mol O2從1000 kPa自由膨脹到100 kPa，求此過程的DU，DH，DS，DA，DG（設(shè)O2為理想氣體）。12、試求2mol,100,40KPa水蒸氣變成100及100KPa

14、的水時(shí)，此過程的H和S，G。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： 物質(zhì)C2H5OH(g) C2H4(g)H2O(g) -235.3052.283-241.80 282.0 219.45188.74 65.4443.5633.577對(duì)下列反應(yīng)： C2H5OH(g) = C2H4(g) + H2O(g) 求此反應(yīng)在398K時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力下=1mol時(shí)的14、苯在正常沸點(diǎn)353K下的 苯（l）和苯(g)的分別為135.1和81.76 , 現(xiàn)將2mol的苯(g)在300K, 101.

15、325KPa下全部等溫等壓冷凝為苯（l）,求此過程的15、在恒熵條件下,將3.45mol的某雙原子理想氣體從15, 100kpa壓縮到700kpa,然后保持容積不變降溫至15,求此過程的五、證明題1、2、 試證明物質(zhì)的量恒定的單相純物質(zhì)，只有p，V，T變化過程的 3、 試證明封閉系統(tǒng)單相純物質(zhì)只有p,V,T變化過程的 理想氣體的 4、 若一液體的摩爾蒸發(fā)焓與溫度的關(guān)系式為 DvapHm = DH0 + 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nRK。熱力學(xué)第二定律習(xí)題答案一、是非題答案

16、1、× 2、 3、 4、× 5、× 6、× 7、 8、 9、× 10、× 11、 12、 13、× 14、× 15、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)=0 3、解：= <4、解：-1 5、解：絕熱可逆過程 循環(huán)過程 6、解：p7、解：dH=

17、TdS+Vdp 8、解： 239 J·K-1·mol-19、解： > > 10、解：當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)絕熱過程由某一狀態(tài)達(dá)到另一狀態(tài)時(shí)，它的熵不減少；熵在絕熱可逆過程中不變，在絕熱不可逆過程后增加。11、解： 315 J 12、解：（1） 0 13、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 DvapHm或 DsubHm為與溫度T無關(guān)的常數(shù) （6分）14、解：DrS(T) =

18、DrS(298 K) + 15、解：可 均相 可逆過程 W=0 四、1、解：設(shè)計(jì)過程H2O( g )，1 g 150，10 130 PaH2O( g )，1 g0，611 PaH2O( s )，1 g 0，611 Pa DS1 DS2 （3分） (2分) =0.471 J·K-1 （4分） DS = DS1 + DS2 = 9.85 J·K-1 （1分） 2、解：（1）三相點(diǎn)的T，p： ， T = 195.2 K ， p = 5.92 kPa （4分）（2） 把 與蒸氣壓式比較得 ， （5分） DsubHm = 3754 ´ 8.314 J·mol-1

19、= 31.21 kJ·mol-1 （6分） DvapHm = 3063 ´ 8.314 J·mol-1 = 25.47 kJ·mol-1 （7分） DfusHm = DsubHmDvapHm = 5.74 kJ·mol-1 （8分） 3、n = 4 mol p2 = p1 T2 / T1 = 600 kPa ´ 708.57 / 531.43 = 800.0 kPa （1分） （4分） DU = nCV,m ( T3T1 ) = 4 ´ 2.5 ´ 8.314´ ( 619.53531.43 ) J =

20、7325 J （6分） DS2 = 0 （7分） DS = DS1 = n CV,m ln ( T2 / T1 ) = 4 ´ 2.5 ´ 8.314 ln(708.57 / 531.43） J·K-1 = 23.92 J·K-1 （10分）4、解：此過程為不可逆過程，要求先求出不可逆絕熱膨脹過程終態(tài)的溫度，W = DU，終態(tài)溫度T2，則： （3分）故 T2 = 215.60 K =81.4 J·K-1 （6分）5、(3分) (4分) (2分) (2分) (2分)6、解：此過程為不可逆相變，故設(shè)計(jì)過程： （3分）59 CO2( s )0.434

21、 MPa59 CO2( l )0.460 MPa 不可逆相變1 359 CO2( g )0.434 MPa59 CO2( g )0.460 MPa 2 DG = DG1 + DG2 + DG3過程1，3為可逆相變，即 DG1 = DG3 = 0 （3分）過程2為等溫可逆膨脹 = -104 J （3分） DG = DG2 =104 J （2分） （2分）7、解： （3分） （6分） =349.83 K (t2 = 76.68 ) （8分）8、 解：DU = 0 （1分） W = -RTln（V2/V1）=（-8.314 ´ 300 ´ ln2）= -1.729 kJ （2分）

22、 Q = -W = 1.729 kJ （1分） DH = 0 （1分）DG = DA = W = -1.729 kJ （2分）DS = Q / T = 1728.8 J / 300 K = 5.76 J9、解：DH =DH1 + DH2 =40.67 kJ （2分） DU =DU1 +DU2 =DHD( pV ) = DH - nRT =40.67 8.314×373.15×10-3=40.67 3.102=37.57 kJ （2分）W = W1 + W2 =nRT+nRTln=3.102+8.314×373.15×10-3 ln=3.1022.191=

23、5.29 kJ （2分） Q = DUW = 37.57+5.29=42.9 kJ （2分）DS=DH/T+nRln(p1/p2)= 40.67×103/373.15+8.314 ln= 108.99+5.87=114.9 J.K-1 （2分） DA=DU-TDS=37.57-373.15×114.9×10-3 =5.29 kJ （1分）DG=DH-TDS=40.67-373.15×114.9×10-3 =2.20 kJ （1分）10、解：此為 固 液 兩相平衡。 （3分） =7.43 ´ 10-8 K·Pa-1 11、解：DU = 0，DH = 0， （2分） （5分） （8分）12、解：設(shè)計(jì)過程2 mol H2O( g )，100，100 kPa2 mol H2O( l )，100，40 kPa DS （3分） DS1 DS2 2 mol H2O(l )， 100，100 kPaDH= DH1 + DH2 =0+2×40670=81.34 kJDS = DS1 + DS2 =0+= =217.98 J·K-1DG =DHTDS = 81.34-373.15×217.98&