第二章 热力学第二定律练习题

第二章 热力学第二定律练习题

一、判断题（说法正确否）：

1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。

4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0， 绝热不可逆压缩过程的?S < 0。

5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条 绝热可逆途径来计算。

6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。

8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。

9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功， 这与热力学第二定律矛盾吗? 10．自发过程的熵变?S > 0。

11．相变过程的熵变可由 ?S = ?H/T 计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变 ?S = ?H/T >0，所以该过程为

自发过程。

15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。

19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本

方程可得G = 0。

20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -pdV = 0，此过程温

度不变，?U = 0，代入热力学基本方程dU = TdS - pdV，因而可得dS = 0，为恒熵过程。 二、单选题：

1．?S = ?H/T适合于下列过程中的哪一个？ (A) 恒压过程 ； (B) 绝热过程 ； (C) 恒温过程 ； (D) 可逆相变过程 。 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快 ； (B) 跑的最慢 ； (C) 夏天跑的快 ； (D) 冬天跑的快 。

3．对于克劳修斯不等式 dS ≥δQ/T环，判断不正确的是： (A) dS =δQ/T环必为可逆过程或处于平衡状态； (B) dS ＞δQ/T环必为不可逆过程 ； (C) dS ＞δQ/T环必为自发过程 ；

(D) dS ＜δQ/T环违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。 4．下列计算熵变公式中，哪个是错误的：

(A) 水在25℃、p下蒸发为水蒸气：?S = (?H - ?G)/T ； (B) 任意可逆过程： dS = (δQ/dT)r ； (C) 环境的熵变：?S = - Q体/T ；

(D) 在等温等压下，可逆电池反应：?S = ?H/T 。

5．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变?S = l0 J·K-1，

若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/10，该变化中从热源吸热多少？

(A) 5000 J ； (B) 500 J ； (C) 50 J ； (D) 100 J 。 6．1mol双原子理想气体的(?H/?T)v是：

(A) 1.5R ； (B) 2.5R ； (C) 3.5R ； (D) 2R 。 7．理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变： (A) ?S(体) > 0，?S(环) > 0 ； (B) ?S(体) < 0，?S(环) < 0 ； (C) ?S(体) > 0，?S(环) = 0 ； (D) ?S(体) > 0，?S(环) < 0 。

8．一理想气体与温度为T的热源接触，分别做等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀到达同一终态，已知 Vr =2 Wir ，下列式子中不正确的是： (A) ?Sr > ?Sir ； (B) ?Sr = ?Sir ； (C) ?Sr = 2Qir/T；

(D) ?S (等温可逆)= ?S体 + ?S环=0，?S(不等温可逆)= ?S体 + ?S环>0。 9．计算熵变的公式 ?S = ∫(dU + pdV)/T 适用于下列：

(A) 理想气体的简单状态变化 ；

(B) 无体积功的封闭体系的简单状态变化过程 ； (C) 理想气体的任意变化过程 ； (D) 封闭体系的任意变化过程 ；

10．实际气体CO2经节流膨胀后，温度下降，那么：

(A) ?S(体) > 0，?S(环) > 0 ； (B) ?S(体) < 0，?S(环) > 0 (C) ?S(体) > 0，?S(环) = 0 ； (D) ?S(体) < 0，?S(环) = 0 。 11．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：

(A) 图⑴ ； (B) 图⑵ ； (C) 图⑶ ； (D) 图⑷ 。 12．某体系等压过程A→B的焓变?H与温度T无关，则该过程的：

(A) ?U与温度无关 ； (B) ?S与温度无关 ； (C) ?F与温度无关 ； (D) ?G与温度无关 。 13．等温下，一个反应aA + bB = dD + eE的 ?rCp = 0，那么：

(A) ?H与T无关，?S与T无关，?G与T无关 ； (B) ?H与T无关，?S与T无关，?G与T有关 ； (C) ?H与T无关，?S与T有关，?G与T有关 ； (D) ?H与T无关，?S与T有关，?G与T无关 。 14．下列过程中?S为负值的是哪一个：

(A) 液态溴蒸发成气态溴 ； (B) SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l) ；

(C) 电解水生成H2和O2 ； (D) 公路上撤盐使冰融化 。

15．熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论

中不正确的是：

(A) 同一种物质的 S(g)>S(l)>S(s) ； (B) 同种物质温度越高熵值越大 ； (C) 分子内含原子数越多熵值越大 ； (D) 0K时任何纯物质的熵值都等于零 。

16．有一个化学反应，在低温下可自发进行，随温度的升高，自发倾向降低， 这反应是：

(A) ?S > 0，?H > 0 ； (B) ?S > 0，?H < 0 ； (C) ?S < 0，?H > 0 ； (D) ?S < 0，?H < 0 。 17．?G = ?A的过程是：

(A) H2O(l,373K,p)→H2O(g,373K,p) ； (B) N2(g,400K,1000kPa)→N2(g,400K,100kPa) ； (C) 等温等压下，N2(g) + 3H2(g) → NH3(g) ； (D) Ar(g,T,p) →Ar(g,T+100,p) 。

18．等温等压下进行的化学反应，其方向由?rHm和?rSm共同决定，自发进行

的反应应满足下列哪个关系式：

(A) ?rSm = ?rHm/T ； (B) ?rSm > ?rHm/T ； (C) ?rSm ≥ ?rHm/T ； (D) ?rSm ≤ ?rHm/T 。 19．实际气体节流膨胀后，其熵变为：

(A) ?S = nRln(V2/V1) ； (B) ?S = ∫(V/T)dp ； (C) ?S = ∫(Cp/T)dT； (D) ?S = (Cv/T)dT 。 20．一个已充电的蓄电池以1.8 V输出电压放电后，用2.2 V电压充 电使其回复原状，则总的过程热力学量变化： (A) Q < 0，W > 0，?S > 0，?G < 0 ； (B) Q < 0，W < 0，?S < 0，?G < 0 ； (C) Q > 0，W > 0，?S = 0，?G = 0 ；

(D) Q < 0，W > 0，?S = 0，?G = 0 。 21．下列过程满足?S > 0, Q /T环 =0 的是：

(A) 恒温恒压(273 K，101325 Pa)下，1mol 的冰在空气升华为水蒸气 ； (B) 氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀 ； (C) 理想气体自由膨胀； (D) 绝热条件下化学反应 。 22．吉布斯自由能的含义应该是： (A) 是体系能对外做非体积功的能量 ；

(B) 是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ； (C) 是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ； (D) 按定义理解 G = H - TS 。

23．在 -10℃、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可

以适用：

(A) ?U = T?S； （B） ?S = (?H - ?G)/T； (C) ?H = T?S + V?p； (D) ?GT,p = 0。

24．对于封闭体系的热力学，下列各组状态函数之间的关系中正确的是： (A) A > U ； (B) A < U ； (C) G < U ； (D) H < A 。 25．热力学基本方程 dG = -SdT + Vdp，可适应用下列哪个过程： (A) 298K、标准压力下，水气化成蒸汽 ； (B) 理想气体向真空膨胀 ； (C) 电解水制取氢气 ； (D) N2 + 3H2=2NH3未达到平衡 。

三、填空

1．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是 。 2．373.2K、101325Pa的水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为373.2K、 101325Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个热力学函数的变化作为过程方向的判据 。

3．等容等熵条件下，过程自发进行时，?F应 。

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