热力学答案第三章

第三章 化学热力学

1.H2(g) + O2(g)? H2O(l)（298K）的Qp与QV之差(kJ·mol-1)是………………………（）

(A) -3.7 (C) 1.2

(B) 3.7 (D) -1.2

= -55.6 kJ·mol-1，

2.已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应，其中和热是-12.1 kJ·mol-1， H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l)，

则1 mol HCN 在溶液中电离的热效应(kJ·mol-1)是……………（）

(A) -67.7 (C) 43.5

(B) -43.5 (D) 99.1

3.已知 2PbS(s) + 3O2(g) = 2PbO(s) + 2SO2(g)，= -843.4 kJ·mol-1 ，则该反应的QV值是…………………………………………………………………………（）

(A) 840.9 (C) -845.9

(B) 845.9 (D) -840.9

4.如果体系经过一系列变化，最后又变到初始状态，则体系的………………………（）

(A) Q = 0W = 0 ΔU = 0 ΔH = 0 (C) Q = W

ΔU = Q - W ΔH = 0

(B) Q ? 0

第六章 统计热力学

一、选择题

1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是： ( )

(A) 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系； (B) 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系； (C) 统计热力学是热力学的理论基础；

(D) 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科。

2. 在统计热力学中，物系的分类常按其组成的粒子能否被辨别来进行，按此原则，下列 说法正确的是： ( )

(A) 晶体属离域物系而气体属定域物系； (B) 气体和晶体皆属离域物系；

(C) 气体和晶体皆属定域物系； (D) 气体属离域物系而晶体属定域物系。 3. 在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U，这是因为 所研究的体系是： ( ) (A) 体系是封闭的，粒子是独立的； (B) 体系是孤立的，粒子是相依的； (C) 体系是孤立的，粒子是独立的； (D) 体系是封闭的，粒子是相依的。

第三章 单元系的相变

3.1 证明下列平衡判据（假设S>0）；

（a）在S,V不变的情形下，稳定平衡态的U最小. （b）在S,p不变的情形下，稳定平衡态的H最小. （c）在H,p不变的情形下，稳定平衡态的S最小. （d）在F,V不变的情形下，稳定平衡态的T最小. （e）在G,p不变的情形下，稳定平衡态的T最小. （f）在U,S不变的情形下，稳定平衡态的V最小. （g）在F,T不变的情形下，稳定平衡态的V最小.

解：为了判定在给定的外加约束条件下系统的某状态是否为稳定的平衡状态，设想系统围绕该状态发生各种可能的自发虚变动. 由于不存在自发的可逆变动，根据热力学第二定律的数学表述（式（1.16.4）），在虚变动中必有

?U?T?S??W, （1）

式中?U和?S是虚变动前后系统内能和熵的改变，?W是虚变动中外界所做的功，T是虚变动中与系统交换热量的热源温度. 由于虚变动只涉及无穷小的变化，T也等于系统的温度. 下面根据式（1）就各种外加约束条件导出相应的平衡判据.

（a） 在S,V不变的情形下，有

?S?0,?W?0.

根据式（1），在虚变动中必有

?U?0.

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

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

第三章 热力学第二定律

（一）主要公式及其适用条件

1、热机效率

???W/Q1?(Q1?Q2)/Q1?(T1?T2)/T1

式中：Q1及Q2分别为工质在循环过程中从高温热源T1所吸收的热量和向低温热源T2所放出的热量，W为在循环过程中热机对环境所作的功。此式适用于在两个不同温度的热源之间所进行的一切可逆循环。

2、卡诺定理的重要结论

??0,可逆循环 Q1/T1?Q2/T2??0,不可逆循环?不论是何种工作物质以及在循环过程中发生何种变化，在指定的高、低温热源之间，一切要逆循环

的热温商之和必等于零，一切不可逆循环的热温商之和必小于零。 3、熵的定义式

dS＝dQr/T

式中：dQr为可逆热，T为可逆传热dQr时系统的温度。此式适用于一切可逆过程熵变的计算。 4、克劳修斯不等式

?不可逆过程2 ?S??(dQ/T)?1可逆过程?def上式表明，可逆过程热温商的总和等于熵变，而不可逆过程热温商的总和必小于过程的熵变。

5、熵判据

??0,不可逆,过程能自动进行?S(隔) = ?S(系统) + ?S(环境)?

??0,可逆,系统处于平衡态此式适用于隔离系统。只有隔离系统的总熵变才可人微言轻过程自动进行与平衡的判据。在隔离系统一切可能自动进行的过

第三章 多组分系统热力学 ;选择题

1．在373.15K和101325Pa?下水的化学势与水蒸气化学位的关系为

(A) μ(水)＝μ(汽) (B) μ(水)＜μ(汽) (C) μ(水)＞μ(汽) (D) 无法确定 答案：A。两相平衡，化学势相等。

2．下列哪种现象不属于稀溶液的依数性 (A) 凝固点降低 （B）沸点升高 (C) 渗透压 （D）蒸气压升高 答案：D。稀溶液的依数性之一为蒸气压下降。

3．98K时，A、B两种气体在水中的亨利常数分别为 k1和 k2，且k1＞ k2，则当P1＝P2时，A、B在水中的溶解量C1 和 C2 的关系为

(A) C1＞ C2 (B) C1＜ C2 (C) C1＝ C2 (D) 不能确定 答案：B

4．将非挥发性溶质溶于溶剂中形成稀溶液时，将引起

(A) 沸点升高 (B)熔点升高(C)蒸气压升高(D)都不对 答案：A。稀溶液的依数性包括沸点升

高、凝固点下降、蒸气压下降和渗透压。

5． 涉及纯物质标准状态的下列说法中不正确的是

(A)纯理想气体的标准状态就是标准压力P(100KPa)下的状态 (B)

32 第三章 热力学第二定律

（一）主要公式及其适用条件

1、热机效率

1211211/)(/)(/T T T Q Q Q Q W -=+=-=η

式中：Q 1及Q 2分别为工质在循环过程中从高温热源T 1所吸收的热量和向低温热源T 2所放出的热量，W 为在循环过程中热机对环境所作的功。此式适用于在两个不同温度的热源之间所进行的一切可逆循环。

2、卡诺定理的重要结论

?

??<=+不可逆循环可逆循环,0,0//2211T Q T Q 不论是何种工作物质以及在循环过程中发生何种变化，在指定的高、低温热源之间，一切要逆循环的热温商之和必等于零，一切不可逆循环的热温商之和必小于零。

3、熵的定义式

T Q dS /d r def

＝ 式中：r d Q 为可逆热，T 为可逆传热r d Q 时系统的温度。此式适用于一切可逆过程熵变的计算。

4、克劳修斯不等式

????≥?21)/d (可逆过程不可逆过程T Q S 上式表明，可逆过程热温商的总和等于熵变，而不可逆过程热温商的总和必小于过程的熵变。

5、熵判据

?S (隔) = ?S (系统) + ?S (环境)???=>系统处于平衡态

可逆过程能自动进行不可逆,,0,,0 此式适用于隔离系统。只有隔离系统的总熵变才可人微言轻过程自动进行与平衡的判据。在隔离系统一切可能自动进行的过程必然是向着熵增大的方向进行，绝不可能发生?S （隔）<0的过程，这又被称为熵增原理。

6、熵变计算的主要公式

???-=+==?2

12121r d d d d d T

p V H T V

第三章 热力学第二定律

1.有

5mol某双原子理想气体，已知某CV,m?2.5R，从始态400K,200kPa，经绝热可逆压缩至400kPa后，再真空膨胀至

200kPa,求整个过程的Q、W、?U、?H和?S。

解 ：

200kPa?400kPa （绝热可逆压缩）

Q1?0 ?S1?0

P11?rT1r?P21?rT21?r

因为 r=

CP7?CV5200

?所以

T2r?25?400?2575

400

T2?487.5K

?U1?nCV,m(487.5?400)?5?2.5?8.314?(487.5?400)?9095.5(J)

W1??U1?Q1?9095.5(J)

?H1?nCp,m(487.5?400)?5?3.5?8.314?(487.5?400)?12730.81(J)

Q1?0 T 400kPa?200kPa（真空膨胀） ?S1?Q2?0 W2??U2??H2?0

?S2?nRlnp1400?5?8.314ln?28

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