熱力學(xué)第二定律習(xí)題課

第三章熱力學(xué)第二定律復(fù)習(xí)

一、本章小結(jié)1知識系統(tǒng)2復(fù)習(xí)要點(diǎn)二、習(xí)題選解1知識系統(tǒng)（可用以下方塊圖表示）自發(fā)過程共同特征熱力學(xué)第二定律卡諾定理及其推論可逆過程的熱溫商熵不可逆過程的熱溫商克勞修斯不等式絕熱體系S0，判斷可逆性與否隔離體系S0，判斷自發(fā)與否結(jié)合U、H引出A、GdGT,p0;dAT,

V02復(fù)習(xí)要點(diǎn)

重要計(jì)算和推導(dǎo)

S、A、G及U、H，不同途徑W、Q的計(jì)算（特別是對簡單體系）?？偟挠?jì)算要領(lǐng)：（1）對狀態(tài)函數(shù)變化的計(jì)算簡單體系可用基本微分方程；對相變化、化學(xué)反應(yīng)要設(shè)計(jì)方便（往往是可逆）途徑連接始、終態(tài)。W、Q的計(jì)算則一定要沿事實(shí)上的或要求的途徑計(jì)算，盡可能以狀態(tài)函數(shù)變化量為橋梁。2復(fù)習(xí)要點(diǎn)（重要計(jì)算和推導(dǎo)）（2）利用好表值和狀態(tài)函數(shù)的規(guī)定零點(diǎn)（3）利用某些過程的恒定因素如絕熱節(jié)流過程—；絕熱可逆過程—；氣體絕熱向真空膨脹—等等。

重要的推導(dǎo)則體現(xiàn)于第三章第十三節(jié)。298K下物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能規(guī)定零點(diǎn)：熵2復(fù)習(xí)要點(diǎn)（熱力學(xué)第三定律）熱力學(xué)第三定律定律的表達(dá)—定律的用途：為熵函數(shù)規(guī)定了零點(diǎn)需掌握的概念：規(guī)定熵、標(biāo)準(zhǔn)熵、殘余熵。*不可逆過程熱力學(xué)，自學(xué)。根據(jù)熵產(chǎn)生的原因和計(jì)算方法的不同，熵主要有如下幾種類型：（1）規(guī)定熵：規(guī)定完整晶體0K時(shí)的熵為零，用積分式計(jì)算溫度T時(shí)的熵值。若有相變化，則進(jìn)行分段積分，這樣得到的熵稱為規(guī)定熵。

（2）統(tǒng)計(jì)熵：用統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理計(jì)算出的熵稱為統(tǒng)計(jì)熵。因計(jì)算時(shí)要用到分子光譜數(shù)據(jù)，故又稱為光譜熵。（3）量熱熵：歷史上Clausius根據(jù)卡諾循環(huán)顯示的特點(diǎn)定義了熵，它的變化值用可逆過程的熱溫商表示。（4）殘余熵：統(tǒng)計(jì)熵與量熱熵之間的差值稱為殘余熵。有許多物質(zhì)的殘余熵很小，有的物質(zhì)由于電子、核及構(gòu)型對熵的貢獻(xiàn)，量熱熵測不到，故殘余熵較大。

關(guān)于熵的幾點(diǎn)說明（5）構(gòu)型熵：分為取向構(gòu)型熵和混合構(gòu)型熵。不對稱分子在0K時(shí)，由于取向不同產(chǎn)生的微態(tài)數(shù)的貢獻(xiàn)稱為取向構(gòu)型熵?；旌蠘?gòu)型熵是由于非全同粒子的可辨性引起的微態(tài)數(shù)增加

*（6）標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵：在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，實(shí)驗(yàn)溫度T時(shí)求得1mol物質(zhì)的熵值稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵。只有298.15K時(shí)的數(shù)值有表可查。二、習(xí)題選解<一>單項(xiàng)選擇題1.可以用U-S坐標(biāo)對氣體循環(huán)過程作出圖解，指出下面哪一個圖代表理想氣體經(jīng)歷卡諾循環(huán)的U-S圖。(1)等溫可逆膨脹(2)絕熱可逆膨脹

(3)等溫可逆壓縮(4)絕熱可逆壓縮2.理想氣體與溫度為T的大熱源接觸作等溫膨脹，吸熱Q，所作的功是變到相同終態(tài)的最大功的20％，則體系的熵變?yōu)椋?/p>

(A)Q/T

(B)0(C)5Q/T(D)-Q/T

3.體系經(jīng)歷一個不可逆循環(huán)后

(A)體系的熵增加

(B)體系吸熱大于對環(huán)境所做作的功

(C)環(huán)境的熵一定增加

(D)環(huán)境的內(nèi)能減少4.按下敬列路隊(duì)線循略環(huán)一范周，鬧哪種璃情況齡的功W是小顧于零優(yōu)的：5.域2全m通ol貨H2和2莫mo足l劣Cl2在絕棄熱鋼罩筒內(nèi)普反應(yīng)秒生成HC牧l氣體璃，起競始時(shí)港為?？釡爻Ｏ銐?。鵝則：(A刑)押ΔrU=月0，ΔrH=躲0，ΔrS>澡0，ΔrG<循0懂(B狹)威ΔrU<里0，ΔrH<抓0，ΔrS>也0，ΔrG<防0更(C匹)蛙ΔrU=輛0，ΔrH>現(xiàn)0，ΔrS>占0，ΔrG<街0情(D勺)刷ΔrU>吼0，ΔrH>戰(zhàn)0，ΔrS=賠0，ΔrG>賄06.將一懂個容笛器用酷隔板捧隔成斥體積嬸相等長的兩找部分,在一遍側(cè)充總?cè)?微mo旋l理想害氣體,另一這側(cè)抽陰成真陰空。鞠當(dāng)抽模去隔狡板后,氣體刊充滿甘全部派容器薪。則粉開始年氣體稀在一仿側(cè)的桃數(shù)學(xué)膝概率歸和氣忽體充犧滿全宮部容降器的授數(shù)學(xué)頂概率熟分別仗為：(A暫)1,舍(愁1/怒2)L(B所)緣瑞1柜,建2L(C班)磨(1降/2晚)L,閣1址(霜D)絹2L,掉17.對孤謀立體弟系而租言，舅其熵態(tài)流（deS）和狡熵產(chǎn)疾生（diS）分亂別是怪：說（A）deS=0顏,辱diS<0（B）deS<0盒,劇diS=0（C）deS=0懂,東diS≥0（D）deS≥0符,李diS=08.理想備氣體愿自狀脫態(tài)p1,V1,T等溫恰膨脹懸到p2,V2,T,此過竹程的ΔF與ΔG的關(guān)收系是?。?A你)魄ΔF>ΔG(B剪)鄰ΔF<ΔG(C狡)被ΔF=ΔG(D拴)無確炒定關(guān)兄系9.在等兼溫和愿存在捎非體美積功綠的情置況下恭，某障平衡澆體系碗由始稀態(tài)經(jīng)推一微允小變觀化到靠達(dá)終桑態(tài)，朱其吉冬布斯膊自由良能的勇變化察公式兔是：（A）dG=pdV+Vdp+δW（B）dG=Vdp+δWf（C）dG=-pdV+Vdp+δWf（D）dG=-pdV+Vdp-δWf10遵.純液槍體苯捆在其叨正常告沸點(diǎn)茫等溫代汽化旱，則水：(A棵)甚Δva御pU=Δva緒pH，Δva桃pA=Δva射pG，Δva中pS>睬0(B斯)鴿Δva鵲pU<Δva撐pH，Δva浴pA<Δva賓pG，Δva柱pS>提0(C他)墓Δva價(jià)pU>Δva棕pH，Δva婚pA>Δva瞞pG，Δva蓄pS<清0(D普)頸Δva身pU<Δva旦pH，Δva肅pA<Δva騎pG，Δva剖pS<敘01m捷ol理想慈氣體趨在等晶溫條辯件下已，經(jīng)乒恒外堵壓壓戲縮至客穩(wěn)定嬌，此泡變化膽中體禽系的摘熵變佛及環(huán)來境的稻熵變綠應(yīng)為偷何值職？?S體>0，?S環(huán)>0吃B.誓?S體<0，?S環(huán)<0?S體<0，?S環(huán)>0州D.適?S體>0，?S環(huán)<0E.蕉?S體>0，?S環(huán)=0甚F.雀?S體<0，?S環(huán)>01m藝ol理想均氣體止在絕飛熱條萬件下冬，經(jīng)您恒外另壓壓龍縮至誰穩(wěn)定肌，此欺變化率中體創(chuàng)系的壁熵變箏及環(huán)艇境的漫熵變探又應(yīng)酸為上絨述選幅項(xiàng)中州的哪裕一項(xiàng)探？12茂.久(臥1)單組體分、肯單相摧、各輸向同滾性的晴封閉得體系班中，銷焓值興在恒江壓只誓做膨脹企功的造條件攤下，折隨溫退度的疏升高痛將如陜何變徐化？A.?H障>0肝B.捕?沉H<蚊0豎C氏.侮?H立=0猜D.不一棉定(2乞)在上塑述條登件下債，Gi呆bb筋s自由跟能隨如溫度達(dá)的升銷高將虜如何閃變化A.?G憲>0跡B.檢?托G<靈0翠C續(xù).落?G榨=0戚D.不一迅定(3故)在上炸述條籃件下蹈，熵帝值隨州溫度禽的升警高將劫如何犁變化A.?S侄>0料B.鎖?胳S<監(jiān)0累C聾.狗?S群=0啊D.不一弄定(4臺)在上濱述簡噸單體蹄系中仿，在舟恒容侄只做褲膨脹恭功的抽條件陜下，He委lm沾ho明lt艷z自由令能值少隨溫杰度升斯高將進(jìn)如何合變化僻？A.?A閉>0工B.索?局A<狹0束C抄.源?A寺=0躁D.不一腸定(5采)在上頸述簡屢單體餓系中暮，在波恒熵珠只做怪膨脹搖功的由條件鄉(xiāng)豐下，柳熱力描學(xué)能值隨爭體積扇增大凝將如昨何變蹤蝶化？A.?U德>0養(yǎng)B.莊?貝U<廟0庫C爸.線?U黎=0硬D.不一五定<二>證明歪題1（加證明咬題）鋤已知肆均相箭純物美質(zhì)的爐平衡切穩(wěn)定怕條件與為(P/V)T0伍，請證蛋明任云一物歷質(zhì)經(jīng)示絕熱杜可逆和膨脹檔后，章壓力膛必然泛下降掛。2（證巨明題囑）遵伶從狀河態(tài)方給程PVm=碧RT錦+P的氣示體和菠理想使氣體銷一樣刻：(烘T/P)U=捕0，已盼知為大枯于零進(jìn)的常機(jī)數(shù)拓展四：某飯實(shí)際氣體遵從代狀態(tài)的方程PVm=門RT懇+P（嘉>0），竊證明繪(T/P)H<03棉*踢（證堅(jiān)明題扯）一拒定量命理想調(diào)氣體狐從狀站態(tài)1辨變化壓到狀技態(tài)2堤，若慢其熱連容比姻=Cp/Cv是常召量，候試證治明：P1V1ex刊p(戲-S1/Cv)堤=桂P2V2ex肢p(調(diào)-S2/Cv)即理妄想氣朗體的燥任意芝過程PVex旋p(斬-S句/Cv)毀=常數(shù)塘。<三>計(jì)算供題1.一可沫逆熱槐機(jī)在棵三個褲熱源鞋間工堪作，倒當(dāng)熱塘機(jī)從T1熱源金吸熱塘12款00J做功次20斬0J時(shí)，粗求（a）熱機(jī)感與其房誠他兩旗熱源釘交換瘡的熱盾量；（b）在各貼熱源裝中工券作物包質(zhì)的溫熵變既和總性熵變悔。已知T1、T2、T3分別叮為4登00伶、3濁00毛、2嗚00K。在T顏–濱S坐標(biāo)粥系中薄繪出葉工作確物質(zhì)亮的循方環(huán)圖愁并比磨較此到熱機(jī)門和其漫只工瞧作于T1、T3兩熱退源間密的