熱力學第二定律6

1、航帆教育隨堂知識題庫第三章熱力學第二定律練習題一、判斷題（說法正確否）：1自然界發(fā)生的過程一定是不可逆過程。2 不可逆過程一定是自發(fā)過程。3熵增加的過程一定是自發(fā)過程。4. 絕熱可逆過程的？S= 0，絕熱不可逆膨脹過程的？S > 0 ,絕熱不可逆壓縮過程的？S <0。5. 為了計算絕熱不可逆過程的熵變，可以在始末態(tài)之間設計一條絕熱可逆途徑來計算。6. 由于系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)過程后回到始態(tài)，？S = 0 ,所以一定是一個可逆循環(huán)過程。7. 平衡態(tài)熵最大。8. 在任意一可逆過程中？S = 0，不可逆過程中？S > 0。9. 理想氣體經(jīng)等溫膨脹后，由于？U = 0，所以吸的熱全部轉化為功，

2、 這與熱力學第二定律矛盾嗎？10. 自發(fā)過程的熵變？s > 0。11. 相變過程的熵變可由？s = ?H/T計算。12. 當系統(tǒng)向環(huán)境傳熱時（Qv 0），系統(tǒng)的熵一定減少。13. 一切物質蒸發(fā)時，摩爾熵都增大。14. 冰在0C, p?S = ?H/T >0 ,所以該過程為自發(fā)過程。15. 自發(fā)過程的方向就是系統(tǒng)混亂度增加的方向。16. 吉布斯函數(shù)減小的過程一定是自發(fā)過程。17. 在等溫、等壓下，吉布斯函數(shù)變化大于零的化學變化都不能進行。18. 系統(tǒng)由V膨脹到V2,其中經(jīng)過可逆途徑時做的功最多。19過冷水結冰的過程是在恒溫、恒壓、不做其他功的條件下進行的，由基本方程可得G= 0。20

3、.理想氣體等溫自由膨脹時，對環(huán)境沒有做功，所以-pdV = 0,此過程溫度不變，？U= 0，代入熱力學基本方程dU= TdS - pdV,因而可得dS = 0，為恒熵過程。二、單選題：1. ?S = ?H/T適合于下列過程中的哪一個？（A）恒壓過程；（B） 絕熱過程；（C） 恒溫過程；（D） 可逆相變過程。2. 可逆熱機的效率最高，因此由可逆熱機帶動的火車：（A）跑的最快;（B） 跑的最慢;（C）夏天跑的快；（D） 冬天跑的快航帆教育隨堂知識題庫3對于克勞修斯不等式 dSQ/T環(huán)，判斷不正確的是：(A) dS = S Q/T環(huán)必為可逆過程或處于平衡狀態(tài)；(B) dS >S Q/T環(huán)必為不

4、可逆過程 ;(C) dS > S Q/T環(huán)必為自發(fā)過程;(D) dS VS Q/T環(huán)違反卡諾定理和第二定律，過程不可能自發(fā)發(fā)生。4下列計算熵變公式中，哪個是錯誤的：(A) 水在 25C、p?S = (?H - ?G)/T ;(B) 任意可逆過程：dS = ( S Q/dT)r ;(C) 環(huán)境的熵變：？S = - Q 體/T ;(D) 在等溫等壓下，可逆電池反應：？S = ?H/T。5當理想氣體在等溫(500K)下進行膨脹時，求得體系的熵變？S = 10 J K1，若該變化中所做的功僅為相同終態(tài)最大功的1/10，該變化中從熱源吸熱多少？(A) 5000 J ;(B) 500 J ;(C)

5、50 J ;(D) 100 J 。6. 1mol雙原子理想氣體的(？H/?T)v是：(A) 1.5 R ;(B) 2.5 R ;(C) 3.5 R ;(D) 2 R。7. 理想氣體在絕熱條件下，在恒外壓下被壓縮到終態(tài)，則體系與環(huán)境的熵變：(A)?S(體)>0， ?S(環(huán))> 0；(B)?S(體)<0 ， ?S(環(huán))< 0；(C)?S(體)>0， ?S(環(huán))=0;(D)?S(體)>0 ， ?S(環(huán))< 0。8. 理想氣體與溫度為T的熱源接觸，分別做等溫可逆膨脹和等溫不可逆膨脹到達同一終 態(tài)，已知Vr =2 Wir，下列式子中不正確的是：(A) ?S &g

6、t; ?S ;(B) ?S = ?Sr ;(C)?S = 2Qir/T ;(D) ?S (等溫可逆)=?S體+ ?S環(huán)=0，?S(不等溫可逆)=?S體+ ?S環(huán)>0。9. 計算熵變的公式 ？S=/(dU + pdV)/T 適用于下列：(A)理想氣體的簡單狀態(tài)變化；(B)無體積功的封閉體系的簡單狀態(tài)變化過程；(C)理想氣體的任意變化過程；(D)封閉體系的任意變化過程 ；10. 實際氣體CO經(jīng)節(jié)流膨脹后，溫度下降，那么：(A)?S(體)>0， ?S(環(huán))> 0；(B)?S(體)< 0 ， ?S(環(huán))> 0(C)?S(體)>0，?S(環(huán))=0；(D)?S(體)&l

7、t; 0 ， ?S(環(huán))=0。如圖，可表示理想氣體卡諾循環(huán)的示意圖是：3航帆教育隨堂知識題庫T(A) 圖;(B) 圖;(C) 圖;(D)圖。12.某體系等壓過程 A-B的焓變？H與溫度T無關，則該過程的：(A)13.等溫下，一個反應aA +bB = dD + eE 的?rCP = 0 ，(A)?HT無關，?ST無關，?GT無關;(B)?HT無關，?ST無關，?GT有關;(C)?HT無關，?ST有關，?GT有關;(D)?HT無關，?ST有關，?GT無關。14.下列過程中？S為負值的是哪一個：(C)0那么:(A)?U與溫度無關;(B)?S與溫度無關;?F與溫度無關；(D)?G與溫度無關(C)液態(tài)溴

8、蒸發(fā)成氣態(tài)溴；(B) SnO(s) + 2H 2(g) = Sn(s) + 2H20(1);電解水生成H2和0 ;(D)公路上撤鹽使冰融化。15.熵是混亂度(熱力學微觀狀態(tài)數(shù)或熱力學幾率)的量度，下列結論中不正確的是：(A)同一種物質的S(g)>S(l)>S(s); (B)同種物質溫度越高熵值越大；(C)分子內含原子數(shù)越多熵值越大；隨溫度的升高，自發(fā)傾向降低，這反應是:(A) ?S > 0，?H > 0 ；(B)?S > 0，(C) ?S < 0，?H > 0 ；(D)?S < 0，.?G= ?A的過程是：(A) H 2O(I,373K, p )

9、H2O(g,373K, p);(B)N 2©400K,1000kPa)17 .?H < 0 ;?H < 0 。(D) 0K時任何純物質的熵值都等于零。16.有一個化學反應，在低溫下可自發(fā)進行,M(g,400K,100kPa);(C)等溫等壓下，2(g) + 3H2(g) - NHa(g);(D)Ar(g, T, p )Ar(g, T+100,p)。#航帆教育隨堂知識題庫18.等溫等壓下進行的化學反應，其方向由？rHln和？r$共同決定，自發(fā)進行 的反應應滿足下列哪個關系式：(A)? r Sm = ? r Ht/ T ；(B)?rSm>?rH/T ；(C) ?rSm

10、> ?rH/T ；(D)?rSm < ?rH/T 。19實際氣體節(jié)流膨脹后，其熵變?yōu)椋?A) ?S = nRln(V 2/V1) ；(B) ?S = / (V/T)dp;(C) ?S = / (Cp/T)dT ;(D) ?S = (Cv/T)dT 。20. 個已充電的蓄電池以1.8 V輸出電壓放電后，用2.2 V電壓充 電使其回復原狀，則總的過程熱力學量變化：(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<

11、 0，W> 0，?S =0，?G= 0 。F列過程滿足？S >0, Q /T環(huán)=0的是(A) 恒溫恒壓(273 K , 101325 Pa)下，1mol的冰在空氣升華為水蒸氣 ；(B) 氮氣與氧氣的混合氣體可逆絕熱膨脹;(C) 理想氣體自由膨脹；(D) 絕熱條件下化學反應。22. 吉布斯自由能的含義應該是：(A) 是體系能對外做非體積功的能量;(B) 是在可逆條件下體系能對外做非體積功的能量;(C) 是恒溫恒壓可逆條件下體系能對外做非體積功的能量;(D) 按定義理解 G= H - TS。23. 在-10 C、101.325kPa下，1mol水凝結成冰的過程中，下列哪個公式可以適用:

12、(A) ?U= T?S;(B) ?S = ( ?H - ?G/T ;(C) ?H = T?S + V?p; (D) ?G,p = 0。24. 對于封閉體系的熱力學，下列各組狀態(tài)函數(shù)之間的關系中正確的是：(A) A > U ;(B) A < U ;(C) G< U ;(D) H< A。25. 熱力學基本方程d G = - SdT + Vdp，可適應用下列哪個過程：(A) 298K、標準壓力下，水氣化成蒸汽 ；(B) 理想氣體向真空膨脹；(C) 電解水制取氫氣;N 2 + 3H2=2NH未達到平衡 。5航帆教育隨堂知識題庫三、填空1 在一定速度下發(fā)生變化的孤立體系，其總熵的

13、變化是 。2. 373.2K、101325Pa的水，使其與大熱源接觸，向真空蒸發(fā)成為373.2K、101325Pa下的水氣，對這一個過程，應選用哪一個熱力學函數(shù)的變化作為過程方向的判 據(jù)。3. 等容等熵條件下，過程自發(fā)進行時，？F應。4. 25E時，將11.2升Q與11.2升2混合成11.2升的混合氣體，該過程？S ?G分別為。5. 2mol理想氣體 B,在300K時等溫膨脹， W = 0時體積增加一倍，則其？S(J K1)為：。計算與證明1、 卡諾熱機在T1=900K的高溫熱源和T2=300K的低溫熱源間工作。求：(1)熱機效率n ；(2)當向低溫熱源放熱一Q2=100kJ時，系統(tǒng)從高溫熱源

14、吸熱 Q1及對環(huán)境所作的功一W。答：(1) 0.6667; (2) Q仁300kJ, W=200kJ2、高溫熱源溫度T1=600K，低溫熱源溫度T2=300K。今有120kJ的熱直接從高溫熱源傳給低 溫熱源，求此過程的 So答: 200 J - K-13、 不同的熱機工作于T1=600K的高溫熱源及T2=300K的低溫熱源之間。求下列三種情況下， 當熱機從高溫熱源吸熱Q1=300kJ時，兩熱源的總熵變 So(1) 可逆熱機效率n =0.5；(2) 不可逆熱機效率n =0.45；(3) 不可逆熱機效率n =0.4o答：(1) 0; (2) 50J K-1; (3) 100J - K-14、 已知

15、水的比定壓熱容 Cp=4.184Jg-1 K-1o今有1kg，10°C的水經(jīng)下述三種不同過程加熱成100C的水，求各過程的 ：Ssys，八Samb及八Siso。(1) 系統(tǒng)與100C熱源接觸；(2) 系統(tǒng)先與55C熱源接觸至熱平衡，再與100C熱源接觸；(3) 系統(tǒng)先后與40C, 70C的熱源接觸至熱平衡，再與100C熱源接觸。答：(1)Ssys=1155J - K-1， '：Samb = 1009J - K-1，Siso=146J K-1；(2)Ssys=1155J K-1，Samb二1096J - K-1，氐。=59 K-1；7(3) Ssys=ll55J K-1, Sa

16、mb 二1103J- K-1,Siso=52J K-15、已知氮(N2, g)的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關系為Cp,m = 97.32+6.226 x10(T/K )0.9502 x10(T/K (J . mol-i . K-i將始態(tài)為300K, 100kPa下1mol的N2 (g)置于1000K的熱源中，求下列二過程(1)經(jīng)恒壓過程；(2)經(jīng)恒容過程達到平衡態(tài)時的 Q,AS及ASiso o答：(1) Q=21.65kJ,A S=36.82J - K-1,Siso=15.17J - K-1;(2) Q=15.83kJ,AS=26.81J K-1,Sso=10.98J K-16、 始態(tài)為T1 =

17、300K, p1=200kPa的某雙原子理想氣體1mol,經(jīng)下列不同途徑變化到 T2=300K,p2=100kPa的末態(tài)。求各步驟及途徑的 Q,A So(1) 恒溫可逆膨脹；(2) 先恒容冷卻至使壓力降至100kPa,再恒壓加熱至T2o(3) 先絕熱可逆膨脹到使壓力降至 100kPa,再恒壓加熱至T2o答：(1) Q=1.729kJ,A S=5.76 J - K-1;1(2) Q1 = 3.118kJ,AS1= 14.41 J- K ;-1Q2=4.365kJ,A S2= 20.17 J- K ;Q=1.247kJ,A S= 5.76 J - K-1;(3) Q1=0,AS1=0;1 Q=Q2

18、=0.224kJ,A S=A S2=5.76 J - K ;7、1mol理想氣體在T=300K下，從始態(tài)100kPa經(jīng)下列各過程，求 Q, S及 唱。(1) 可逆膨脹到末態(tài)壓力50kPa；(2) 反抗恒定外壓50kPa不可逆膨脹至平衡態(tài)；(3) 向真空自由膨脹至原體積的2倍。答：(1) Q=1.729kJ,AS=5.763 J - K-1,氐。=0；(2) Q=1.247kJ,AS=5.763 J - K-1,Siso=1.606 J- K-1;(3) Q=0,A S=5.763 J- K-1,Siso =5.763 J - K-1& 2mol雙原子理想氣體從始態(tài)300K, 50dm3

19、，先恒容加熱至400K，再恒壓加熱至體積增大到100dm3，求整個過程的 Q, W, U , H及厶So#航帆教育隨堂知識題庫答：Q=27.44kJ; W= 6.625kJ;A U=20.79kJ; H=29.10kJ;A S=52.30J - K-19、 4mol單原子理想氣體從始態(tài)750K, 150kPa,先恒容冷卻使壓力降至 50kPa,再恒溫可逆 壓縮至100kPa。求整個過程的 Q，W， U， H及厶S。答：Q= 30.71kJ; W=5.763kJ;A U= 24.94kJ; H=41.57kJ;AS= 77.86J - K-110、 3mol雙原子理想氣體從始態(tài)100K, 75d

20、m3，先恒溫可逆壓縮使體積縮小至 50dm3，再恒 壓加熱至100dm3。求整個過程的 Q，W， U， H及厶S。答：Q= 23.21kJ; W= 4.46kJ;A U=18.75kJ;1 H=26.25kJ;A S=50.40J - K11、 5mol單原子理想氣體從始態(tài)300K，50kPa,先絕熱可逆壓縮至100kPa,再恒壓冷卻使體 積縮小至85dm3，求整個過程的Q, W, U , H及厶S。答：Q= 19.892kJ; W=13.935kJ;A U= 5.958kJ; H= 9.930kJ;A S= 68.66J - K-112、始態(tài)300K, 1MPa的單原子理想氣體2mol,反抗

21、0.2MPa的恒定外壓絕熱不可逆膨脹至 平衡態(tài)。求過程的 W, U , H及厶So答：W= U= 2.395kJ;A H= 3.991kJ;A S=10.73J- K-113、 組成為y(B)=0.6的單原子氣體A與雙原子氣體B的理想氣體混合物共10mol，從始態(tài) T1=300K, p1=50kPa,絕熱可逆壓縮至p2=50kPa的平衡態(tài)。求過程的 W, U , H , S(A), S(B)o答：W= U=29.54kJ;A H=43.60kJ; S(A)= 8.923J -； S(B)=8.923J - K-114、 常壓下將100g, 27E的水與200g, 72C的水在絕熱容器中混合，求

22、最終水溫 t及過程的 熵變 S。已知水的比定壓熱容 Cp=4.184J - g-1 K-1o答：t=57； S=2.68J- K-115、 甲醇(CH3OH)在101.325kPa下的沸點(正常沸點)為 64.65C，在此條件下的摩爾蒸 發(fā)焓 vaPHm =35.32 kJ - mol-1。求在上述溫度、壓力條件下，1kg液態(tài)甲醇全部成為甲醇蒸氣 時的 Q, W, U , H , So答：Q= H=1102.30kJ; W= 87.65kJ;U=1014.65kJ;A S=3.263kJ - K-1916、 將裝有O.lmol乙醚(C2H5)2O( 1)的小玻璃瓶放入容積為10dm3的恒容密閉

23、的真空容器中， 并在35.51 T的恒溫槽中恒溫，35.51 T為在101.325kPa下乙醚的沸點。已知在此條件下乙醚 的摩爾蒸發(fā)焓 vaPHm =25.104 kJ - mol-1。今將小玻璃瓶打破，乙醚蒸發(fā)至平衡態(tài)。求：(1) 乙醚蒸氣的壓力；(2) 過程的Q,A U , H及厶S。答：(1) p=25.664kPa；(2) Q= U=2.2538kJ,A H=2.5104kJ,A S=9.275J K-117、已知苯(C6H6)在 101.325kPa下于 80.1 T沸騰， vapHm =30.878 kJ mol-1。液體苯的摩爾 定壓熱容Cp,m=142.7J mol-1 K-1

24、。今將40.53kPa, 80.1 T的苯蒸氣1 mol，先恒溫可逆壓縮 至101.325kPa并凝結成液態(tài)苯，再在恒壓下將其冷卻至 60T。求整個過程的Q，W， U， H及厶So答：Q= 36.437 kJ; W=5.628 kJ;A U= 30.809kJ; H= 33.746kJ;A S= 103.39J- K-118 、O2(g)的摩爾定壓熱容與溫度的函數(shù)關系為Cp,m =b8.17+6.297S0J3(T/K)0.7494"0£(T/K)2j. mo1 .心1。已知 25T下 O2(g)的標準摩爾熵 Sm=205.138J- mol-1 K-1。求 O2(g)在

25、100T，50kPa下的摩 爾規(guī)定熵值Smo答: 217.675 J- mol-1 K-119、若在某溫度范圍內，一液體及其蒸氣的摩爾定壓熱容均可表成Cp,m=a+bT+cT2的形式，則液體的摩爾蒸發(fā)焓為：SapHm 八H。UaT JbT2- cT323其中 a=a(g) a(1)，A b=b(g) b(1)，A c=c(g) c(1)， H0 為積分常數(shù)。試應用克勞修斯一克拉佩龍方程的微分式，推導出該溫度范圍內液體飽和蒸氣壓p的對數(shù)1np與熱力學溫度T的函數(shù)關系式，積分常數(shù)為I o人H 0丄Aa ,十丄Ab十丄 n2 ± ,答:WrT R2RT 6RT120、已知水在77T時的飽和蒸氣壓為 41.891kPa。水在101.325kPa下的正常沸點為100T求：11航帆教育隨堂知識題庫(1)下面表示水的蒸氣壓與溫度關系的方程式中的 A和B值;lg p/Pa - -A/T B(2) 在此溫度范圍內水的摩爾蒸發(fā)焓；(3) 在多大壓力下水的沸點為105C。答：(1) A=2179.133K, B=10