第三章 热力学第二定律

第三章 热力学第二定律 一、选择题

1.理想气体与温度为T 的大热源接触，做等温膨胀吸热Q，而所做的功是变到相同终态最大功的20%，则体系的熵变为 （ ） A.ΔS = 5Q /T B.ΔS = Q /T

CΔS= Q/5T D.ΔS =T/Q A 2.下列过程哪一种是等熵过程 （ ） A. 1mol 某液体在正常沸点下发生相变 B. 1mol 氢气经一恒温可逆过程 C. 1mol 氮气经一绝热可逆膨胀或压缩过程 D. 1mol 氧气经一恒温不可逆过程

C

3.dG = ?SdT+Vdp 适用的条件是（ ） A.只做膨胀功的单组分,单相体系 B. 理想气体

C. 定温、定压 D. 封闭体系 A 4．熵变△S 是

(1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数

以上正确的是：（ ） A.1,2 B. 2,3 C. 2 D.4 C 5．体系经历一个不可逆循环后（ ） A.体系的熵增加 B.体系吸热大于对外做功

C.环境的熵一定增加 C环境内能减少 C 6．理想气体在绝热可逆膨胀中，对体系的ΔH 和ΔS 下列表示正确的是（ ） A. ΔH > 0, ΔS > 0 B. ΔH = 0, ΔS = 0

C. ΔH < 0, ΔS = 0 D.ΔH < 0, ΔS < 0 B 7.非理想气体绝热可逆压缩过程的△S（ ） A.=0 B.>0 C.<0 D.不能确定 A 8.一定条件下，一定量的纯铁与碳钢相比，其熵值是（ ） A.S（纯铁）>S（碳钢） B.S（纯铁）

C.S（纯铁）=S（碳钢） D.不能确定 B 9. n mol 某理想气体在恒容下由T1加热到T2 ，其熵变为△S1，相同量的该气体

在恒压下由T1 加热到T2，其熵变为△S2 ,则△S1 与△S2 的关系 （ ） A. △S1 >△S2 B. △S1 = △S2 C. △S1 < △S2 D. △S1 = △S2 = 0 C 10.理想气体绝热向真空膨胀，则：（ ） A.△S = 0， W = 0 B.△H = 0，△U = 0

C.△G = 0，△H = 0 D.△U = 0，△G = 0 B 11.系统经历一个不可逆循环后：（ ） A.系统的熵增加 B.系统吸热大于对外作的功

C.环境的熵一定增加 D.环境的内能减少 C 12.下列四种表述：

(1) 等温等压下的可逆相变过程中，系统的熵变△S =△H 相变/T 相变 (2) 系统经历一自发过程总有dS > 0 (3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向 (4) 在绝热可逆过程中，系统的熵变为零

两者都不正确者为： （ ） A.(1)、(2) B.(3)、(4) C.(2)、(3) D.(1)、(4) C 13.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：（ ） A.可以从同一始态出发达到同一终态 B.不可以达到同一终态 C.不能断定A、B 中哪一种正确

D.可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 B 14.恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？ （ ） A.△U B.△H C.△S D.△G C 15.在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为：（ ） A.大于零 B.等于零 C.小于零 D.不能确定 A 16.在绝热恒容的反应器中，H2 和Cl2 化合成HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？（ ） A.△rUm B.△rHm C.△rSm D.△rGm A

二、填空题

1.标准压力、273.15K 时,水凝结为冰，可以判断系统的下列热力学量

△G= 。 （0） 2．在恒熵、恒容、不做非膨胀功的封闭体系中，当热力学函数 到达最 值的状态为平衡状态。 （U，小） 3.1mol 理想气体向真空膨胀,若其体积增加到原来的10 倍,则系统、环境和孤立系统的熵变应分别为： 、 、 （19.14 J/K, 0 , 19.14 J/K） 4.1mol单原子理想气体从p1V1T1等容冷却到p2V1T2,则该过程的△U 0，△S 0，W 0（填>、<、=）。 （<、<、=） 5.CO晶体的标准摩尔残余熵S= 。 （-5.76J/K·mol） 6. 1 mol Ag(s) 在等容下由273.2K 加热到303.2K, 已知在该温度区间内Ag(s) 的Cv,m/J·K-1·mol-1=24.48,则其熵变为: 。 （2.531 J/K）7. 当反应进度ξ= 1mol 时，可能做的最大非膨胀功为： 。 （66 kJ） 8. 范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度将 。 （下降） 9.单原子理想气体的Cv,m =1.5R,温度由T1 变到T2 时，等压过程系统的熵变△Sp 与等容过程熵变△SV 之比是 。 （5：3） 10.固体碘化银(AgI)有α和β两种晶型,这两种晶型的平衡转化温度为419.7K,由α型转化为β 型时,转化热等于6462J·mol-1,由α型转化为β型时的△S 应为： 。 （15.4J） 四、判断题

1. 自然界中存在温度降低，但熵值增加的过程。 正确 2. 熵值不可能为负值。 正确 3. 体系达平衡时熵值最大，吉布斯自由能最小。 不正确 4. 不可逆过程的熵不会减少。 不正确 5. 在绝热体系中，发生一个从状态A到状态B的不可逆过程，不论用什么方法，体系再也回不到原来的状态了。 正确 6．可逆热机的效率最高，在其他条件相同的情况下，由可逆热机牵引火车，其速度将最慢。 正确 7．对于绝热体系，可以用△S≥0判断过程的方向和限度。 不正确

8．第二类永动机是不可能制造出来的。 正确 9. 把热从低温物体传到高温物体，不引起其它变化是可能的。 不正确 10.在101.325kPa,385K 的水变为同温下的水蒸气,对该变化过程，△S(系统)+△S（环境>0 正确

四、计算题 1. 卡诺热机在（1） 热机效率； （2） 当向环境作功放出的热

解：卡诺热机的效率为

。

时，系统从高温热源吸收的热

及向低温热源

的高温热源和

的低温热源间工作。求

根据定义

2.卡诺热机在

的高温热源和

的低温热源间工作，求：

（1） 热机效率 ； （2） 当从高温热源吸热

放出的热

解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出

时，系统对环境作的功

及向低温热源

（2）

3. 不同的热机中作于

的高温热源及

的低温热源之间。求下列

时，两热源的总熵变

。

三种情况下，当热机从高温热源吸热（1） 可逆热机效率（2） 不可逆热机效率（3） 不可逆热机效率解：设热机向低温热源放热

。 。 。

，根据热机效率的定义

因此，上面三种过程的总熵变分别为

4. 已知水的比定压热容

同过程加热成100 ℃的水，求过程的（1）系统与100℃的热源接触。

。

。今有1 kg，10℃的水经下列三种不

。

（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 （3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。

解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同

在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此

5. 始态为到

，

，

的末态。求各步骤及途径的

。

的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化

（1） 恒温可逆膨胀；

（2）先恒容冷却至使压力降至100 kPa，再恒压加热至； （3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，再恒压加热至。

解：（1）对理想气体恒温可逆膨胀，△U = 0，因此

（2）先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa，系统的温度T:

根据理想气体绝热过程状态方程，

（3）同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统的温度T:

各热力学量计算如下

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