熱力學(xué)第二定律練習(xí)題與答案

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，對的畫√錯的畫×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=－SdT＋Vdp＋dnB，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0K時的熵值為零。()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、定壓過程變化到狀態(tài)2，非體積功W’<0，且有W’>?G和?G<0，則此狀態(tài)變化一定能發(fā)生。（）9、絕熱不可逆膨脹過程中?S>0，則其相反的過程即絕熱不可逆壓縮過程中?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℃，101.325kPa下過冷的H2O(l)凝結(jié)為冰是一個不可逆過程，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。（）15、系統(tǒng)經(jīng)絕熱不可逆循環(huán)過程中?S=0，。（）二、選擇題1、對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）?S1=?S2=?S3=?S4（3）?S1=?S4，?S2=?S3（2）?S1=?S2，?S3=?S4=0（4）?S1=?S2=?S3，?S4=04、1mol理想氣體經(jīng)一等溫可逆壓縮過程，則：（）。(1)?G>?A；(2)?G<?A；(3)?G=?A；(4)?G與?A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，可用哪個狀態(tài)函數(shù)的變量來判斷過程的自發(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，其?G是：（(1)；(2)；(3)；(4)）。7、1mol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TT2，VV2，SS2。（選填>，=，<）8、若系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(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；(3)U、H、S、G；(2)Q、H、C、CV；(4)△U、△H、Qp、QV。9、在100℃,101.325kPa下有1mol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℃，101.325kPa的H2O(g)，對于這一過程可以用哪個量來判斷過程的方向？（）（1）?S(系統(tǒng))（2）?S(系統(tǒng))+?S(環(huán)境)（3）?G（4）?S(環(huán)境))10、液態(tài)水在100℃及101.325kPa下汽化成水蒸氣，則該過程的（）。（1）?H=0；（2）?S=0；（3）?A=0；（4）?G=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?S（）（1）=0；（2）>0；（3）<0；13、對封閉的單組分均相系統(tǒng)，且W’=0時，（1）<0（2）>0（3）=0（4）無法判斷的值應(yīng)是（）14、10mol某理想氣體，由始態(tài)300K，500kPa進(jìn)行恒溫過程的吉布斯函數(shù)變?G=－47.318kJ。則其終態(tài)系統(tǒng)的壓力為（）。（1）125kPa；（2）75.0kPa；（3）7.500kPa；（4）25kPa）15、理想氣體定溫自由膨脹過程為（）(1)△S>0(2)U<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（Ⅰ）與不可逆絕熱膨脹（Ⅱ）至相同終態(tài)溫度，（選擇填>,<,=）則?UⅠ?UⅡ，?SⅠ?SⅡ。4、1mol理想氣體從p1=0.5MPa節(jié)流膨脹到p2=0.1MPa時的熵變?yōu)?S=5、使一過程的?S=0，應(yīng)滿足的條件是。。6、有個學(xué)生對理想氣體的某個公式記得不太清楚了，他只模糊記得的是。你認(rèn)為，這個公式的正確表達(dá)式中，x應(yīng)為。7、熱力學(xué)基本方程之一為dH=。8、在732K時，反應(yīng)NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)的?rG=－20.8kJ·mol-1，?rH=154kJ·mol-1，則該反應(yīng)的?rS=。9、絕熱不可逆膨脹過程系統(tǒng)的?S10、熵增原理表述為0，絕熱不可逆壓縮過程系統(tǒng)的?S0。（選填>，<或=）。11、在熱源溫度為534K及305K間工作的可逆熱機(jī)，每一循環(huán)能作功135J，求熱機(jī)在每一循環(huán)過程中從高溫?zé)嵩次崃繛椤?2、在封閉系統(tǒng)中，無論發(fā)生何種不可逆絕熱過程：（1）決不會出現(xiàn)系統(tǒng)的熵變?S(系統(tǒng))的現(xiàn)象；（2）環(huán)境的熵變?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、最簡單的克拉貝龍-克勞修斯方程的積分式時所作的三個近似處理分別是（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)?rS(298K)，又知該反應(yīng)的∑νBCp,m,B，則溫度T時該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變?rS(T)=???????????????????。15、熱力學(xué)基本方程dH=TdS+Vdp+∑μBdnB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0.611kPa,其升華焓為2820J·g-1，水汽的Cp,m=30.12J·K-1·mol-1。若將0℃時的1g冰轉(zhuǎn)變?yōu)?50℃，10.13kPa的水汽，系統(tǒng)的熵變?yōu)槎嗌伲吭O(shè)水汽為理想氣體。已知H2O的摩爾質(zhì)量M=18.02g·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、4mol某理想氣體，其CV,m=2.5R，由始態(tài)531.43K，600kPa，先等容加熱到708.57K，在絕熱可逆膨脹至500kPa的終態(tài)。求終態(tài)的溫度。整個過程的?U及?S各為若干？4、設(shè)有2mol單原子理想氣體，其Cp,m=2.5R。由298.15K及3MPa的始態(tài)壓力突然降到100kPa絕熱膨脹，作膨脹功2095J，試計(jì)算系統(tǒng)的熵變?S。5、已知H2O(l)在298K時的飽和蒸氣壓為3168Pa,蒸發(fā)焓為44.01kJ·mol-1,現(xiàn)有2molH2O(l)在298K、0.1MPa下變?yōu)橥瑴赝瑝旱乃魵?。?jì)算此過程的?U，?H，?S，?G。設(shè)蒸氣可視為理想氣體。6、在－59℃時，過冷液態(tài)二氧化碳的飽和蒸氣壓為0.460MPa，同溫度時固態(tài)CO2的飽和蒸氣壓為0.434MPa，問在上述溫度時，將1mol過冷液態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為固態(tài)CO2時，?G為多少？設(shè)氣體服從理想氣體行為。7、在70℃時CCl4的蒸氣壓為81.613kPa，80℃時為112.43kPa。計(jì)算：（1）CCl4的摩爾汽化焓；（2）正常沸點(diǎn)。8、1mol理想氣體在300K下，等溫可逆膨脹體積增加一倍，計(jì)算該過程的W，Q，?U，?H，?G，?A及?S。9、1mol水在100℃、101.325kPa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℃、50kPa的水蒸氣，求此過程的Q，W，?U，?H，ΔS，ΔA和ΔG。已知水在100℃、101325Pa下的?vapHm為40.67kJ.mol-110、在0℃附近，純水和純冰成平衡，已知0℃時，冰與水的摩爾體積分別為0.01964?10-3m3·mol-1和0.01800?10-3m3·mol-1，冰的摩爾熔化焓為?fusHm=6.029kJ·mol-1，試確定0℃時冰的熔點(diǎn)隨壓力的變化率dT/dp=？11、在25℃時1molO2從1000kPa自由膨脹到100kPa，求此過程的?U，?H，?S，?A，?G（設(shè)O2為理想氣體）。12、試求2mol,100℃,,40KPa水蒸氣變成100℃及100KPa的水時，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40670Jmol-113、已知各物質(zhì)在298.15K時的熱力學(xué)函數(shù)數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)C2H5OH(g)-235.30C2H4(g)52.283H2O(g)-241.80282.065.44219.4543.56188.7433.577對下列反應(yīng)：C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)求此反應(yīng)在398K時，標(biāo)準(zhǔn)壓力下ξ=1mol時的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,101.325KPa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?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1K，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*(0K,完美晶體)=03、解：=<4、解：13.38J.K-15、解：絕熱可逆過程循環(huán)過程6、解：p7、解：dH=TdS+Vdp8、解：239J·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，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：315J12、解：（1）≤013、解：（1）因?yàn)閂m(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，視?vapHm或?subHm為與溫度T無關(guān)的常數(shù)（6分）14、解：?rS(T)=?rS(298K)+15、解：可均相可逆過程W＇=0四、1、解：設(shè)計(jì)過程H2O(g)，1g150℃，10130PaH2O(g)，1g0℃，611PaH2O(s)，1g0℃，611Pa?S1?S2（3分）(2分)=－0.471J·K-1（4分）?S=?S1+?S2=9.85J·K-1（1分）2、解：（1）三相點(diǎn)的T，p：，T=195.2K，p=5.92kPa（2）把與蒸氣壓式比較得（5分）（4分），?subHm=3754?8.314J·mol-1=31.21kJ·mol-1?vapHm=3063?8.314J·mol-1=25.47kJ·mol-1（6分）（7分）（8分）?fusHm=?subHm－?vapHm=5.74kJ·mol-13、n=4molp2=p1T2/T1=600kPa?708.57/531.43=800.0kPa（1分）（4分）?U=nCV,m(T3－T1)=4?2.5?8.314?(619.53－531.43)J=7325J（6分）?S2=0（7分）?S=?S1=nCV,mln(T2/T1)=[4?2.5?8.314ln(708.57/531.43）]J·K-1=23.92J·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=?U，終態(tài)溫度T2，則：（3分）故T2=215.60K=81.4J·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：－59℃CO2(s)（3分）0.434MPa－59℃CO2(l)0.460MPa不可逆相變13－59℃CO2(g)0.434MPa－59℃CO2(g)0.460MPa2?G=?G1+?G2+?G3過程1，3為可逆相變，即?G1=?G3=0過程2為等溫可逆膨脹（3分）=-104J（3分）（2分）?G=?G2=－104J（2分）7、解：（6分）（3分）=349.83K(t2=76.68℃)（8分）（1分）8、解：?U=0W=-RTln（V2/V1）=（-8.314?300?ln2）=-1.729kJ（2分）Q=-W=1.729kJ（1分）（1分）?H=0?G=?A=W=-1.729kJ?S=Q/T=1728.8J/300K=5.76J9、解：?H=?H1+?H2=40.67kJ（2分）（2分）?U=?U1+?U2=?H－?(pV)=?H-nRT=40.67－8.314×373.15×10-3=40.67－3.102=37.57kJ（2分）W=W1+W2=－nRT+nRTln=－3.102+8.314×373.15×10-3ln=－3.102－2.191=－5.29kJ（2分）Q=?U－W=37.57+5.29=42.9kJ（2分）?S=?H/T+nRln(p1/p2)=40.67×103/373.15+8.314ln=108.99+5.87=114.9J.K-1（2分）?A=?U-T?S=37.57-373.15×114.9×10-3=－5.29kJ?G=?H-T?S=40.67-373.15×114.9×10-3=－2.20kJ（1分）（1分）10、解：此為固液兩相平衡。（3分）=－7.43?10-8K·Pa-111、解：?U=0，?H=0，（5分）（2分）（8分）12、解：設(shè)計(jì)過程2molH2O(g)，100℃，100kPa2molH2O(l)，100℃，40kPa?S（3分）?S1?S22molH2O(l)，100℃，100kPa?H=?H1+?H2=0+2×40670=81.3