热力学第二定律

第二章 热力学第二定律

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 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℃，pθ下转变为液态水，其熵变 >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。

21.是非题：

⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？

⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。

⑸ 1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式：

计算该过程的熵变？

22．在100℃、p时，1mol水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100℃、p的水蒸气，试计算此过程的?S、?S(环)。

23． 的适用条件是什么？

24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零？

⑴ 理想气体自由膨胀过程； ⑵ 实际气体节流膨胀过程；

⑶ 理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； ⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；

1

⑸ 0℃、p时，水结成冰的相变过程； ⑹ 理想气体卡诺循环。

25．a mol A与b mol B的理想气体，分别处于(T,V,pA)与(T,V,pB)的状态，

等温等容混合为(T,V,p)状态，那么?U、?H、?S、?A、?G何者大于零， 小于零，等于零？

26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2与Cl2混合气体，温度为298K，今用光引发，使其化合为HCl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知(HCl) =

-1

-94.56kJ·mol，试判断该过程中?U、?H、?S、?A、?G是大于零，小于零，还是等于零？

27．在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1mol N2，其状态分别为298K、p与298K、10p，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、?U、?H、?S 中，哪些为零？ 二、单选题：

1． 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．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是什么？

(A) 不变 ； (B) 可能增大或减小 ； (C) 总是增大 ； (D) 总是减小 。

4．对于克劳修斯不等式 ，判断不正确的是：

(A) (B)

必为可逆过程或处于平衡状态； 必为不可逆过程 ；(C)

必为自发过程 ；

(D) 违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。 5．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： ； (B) 任意可逆过程： ；

(C) 环境的熵变： ；

(D) 在等温等压下，可逆电池反应： 。

6．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 ， 该变化中从热源吸热多少？

(A) 5000 J ； (B) 500 J ； (C) 50 J ； (D) 100 J 。

7．1mol双原子理想气体的 是：

(A) 1.5R ； (B) 2.5R ；

2

(C) 3.5R ； (D) 2R 。

8．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 。 9．一理想气体与温度为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 ，下列式子中不正确的是： (A) ； (B) ；

(C)

；

(D) (等温可逆)，(不等温可逆) 。

10．计算熵变的公式 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 ； 11．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 。

12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其 ?S(J·K-1)为：

(A) -5.76 ； (B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 。 13．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 。 14．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 。 15．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 。 16．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 。

17．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 ；(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 。

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18．25℃时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程：

(A) ?S > 0，?G < 0 ； (B) ?S < 0，?G < 0 ； (C) ?S = 0，?G = 0 ； (D) ?S = 0，?G < 0 。 19．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 。

20．?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) 。

21．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 。

22．等容等熵条件下，过程自发进行时，下列关系肯定成立的是：

(A) ?G < 0 ； (B) ?F < 0 ； (C) ?H < 0 ； (D) ?U < 0 。 23．实际气体节流膨胀后，其熵变为：

(A) ； (B) ；

(C) ； (D) 。

24．一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 。 25．下列过程满足 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 。 26．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 。

27．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) ；

(C) ?H = T?S + V?p； (D) ?GT,p = 0。

28．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 。

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29．373.2K、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，应选用哪一个作为过程方向的判据：

(A) ?U ； (B) ?A ； (C) ?H ； (D) ?G 。

30．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 。

31．下列过程可用 计算的是： (A) 恒温恒压下无非体积功的化学反应 ； (B) 恒温恒压下可逆原电池反

应 ； (C) 恒温恒压下任意相变 ； (D) 恒温恒压下任

意可逆相变 。 32．1mol范德华气体的 应等于： (A)

； (B) ； (C) 0 ； (D) 。

33．n摩尔理想气体的 的值等于： (A) ； (B) ； (C) 34．下列各量中哪个是偏摩尔量：

； (D)

。

(A) ； (B) ； (C) ； (D) 。

35．对多组分体系中i物质的偏摩尔量， 下列叙述中不正确的是：

(A) Xi是无限大量体系中i物质每变化1mol时该系统容量性质X的变化量 ；

(B) X为容量性质，Xi也为容量性质 ；

(C) Xi不仅决定于T、p，而且决定于浓度； (D) X = ∑

niXi 。

36．对于吉布斯－杜亥姆公式，下列叙述不正确的是：

(A) X = ∑nBXB ； (B) ∑nBdXB = 0 ；

(C) ∑nBXB = 0 ； (D) 表明各物质偏摩尔之间有关系。

37．已知水的六种状态：①100℃，pH2O(l)；②99℃，2pH2O(g)； ③100℃，2pH2O(l)；④100℃、2pH2O(g)；⑤101℃、pH2O(l)； ⑥101℃、pH2O(g) 。它们化学势高低顺序是：

(A) μ2 > μ4 > μ3 > μ1 > μ5 > μ6 ； (B) μ6 > μ5 > μ4 > μ3 > μ2 > μ1 ；

(C) μ4 > μ5 > μ3 > μ1 > μ2 > μ6 ； (D) μ1 > μ2 > μ4 > μ3 > μ6 > μ5 。

38．在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是：

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