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热力学定律习题(修改版)

热力学定律习题(修改版)
热力学定律习题(修改版)

第二章热力学第一定律习题

一、选择题

1.对于理想气体的内能有下述四种理解:其中正确的是:( )

(1) 状态一定,内能也一定(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的

(3) 对应于某一状态,内能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值

(4) 状态改变时,内能一定跟着改变

(A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3)

2.下面陈述中,正确的是:( )

(A) 虽然Q和W是过程量,但由于Q V =ΔU,Q p=ΔH,而U和H是状态函数,所以Q V和Q p是状态函数

(B) 热量是由于温度差而传递的能量,它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体

(C) 封闭系统与环境之间交换能量的形式非功即热

(D) 两物体之间只有存在温差,才可传递能量,反过来系统与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化

3.物质的量为n的纯理想气体,若该气体的哪一组物理量确定之后,其它状态函数方有定值。

(A) p(B) V(C) T,U(D) T, p

4.如图,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通以电流一段时间,如以电阻丝为系统,则上述过程的Q、W和系统的ΔU值的符号为:( )

(A) W = 0, Q < 0, ΔU < 0 (B) W < 0, Q < 0, ΔU > 0

(C) W = 0, Q > 0, ΔU > 0 (D) W < 0, Q = 0, ΔU > 0

5.下述说法哪一个正确? ( )

(A) 热是系统中微观粒子平均平动能的量度(B) 温度是系统所储存热量的量度

(C) 温度是系统中微观粒子平均能量的量度(D) 温度是系统中微观粒子平均平动能的量度

6.有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将:( )

(A) 不变(B) 升高(C) 降低(D) 无法判定

7.有一容器四壁导热,上部有一可移动的活塞,在该容器中同时放入锌块和盐酸,发生化学反应后活塞将上移一定距离,若以锌和盐酸为体系则: ( )

(A) Q < 0 , W = 0 , Δr U < 0 (B) Q = 0 , W > 0 , Δr U < 0

(C) Q < 0 , W > 0 , Δr U = 0 (D) Q < 0 , W > 0 , Δr U < 0

8.1 mol 373 K,p?下的水经下列两个不同过程变成373 K,p?下的水气,

(1) 等温等压可逆蒸发(2) 真空蒸发,这两个过程中功和热的关系为:( )

(A) W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1< Q2(C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2

9.有一真空绝热瓶子,通过阀门和大气隔离,当阀门打开时,大气(视为理想气体)进入瓶内,此时瓶内气体的温度将:( )

(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不定

10.对于孤立系统中发生的实际过程,下列关系中不正确的是:( )

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

11.理想气体在恒定外压p?下,从10 dm3膨胀到16 dm3,同时吸热126 J。计算此气体的ΔU。

(A) -284 J (B) 842 J (C) -482 J (D) 482 J

12. 恒压下,无相变的单组分封闭系统的焓值随温度的升高而: ( )

(A) 增加(B) 减少(C) 不变(D) 不一定

1

13.下述哪一种说法正确? ( ) 因为ΔH p = Q p,所以:

(A) 恒压过程中,焓不再是状态函数(B) 恒压过程中,系统与环境无功的交换

(C) 恒压过程中,焓变不能量度系统对外所做的功(D) 恒压过程中, ΔU不一定为零

14.将某理想气体从温度T1加热到T2。若此变化为非恒压过程,则其焓变ΔH应为何值?

(A) ΔH=0 (B) ΔH=C p(T2-T1) (C) ΔH不存在(D) ΔH等于其它值

15.始态完全相同(p1,V1,T1)的一个理想气体体系和另一个范德华气体系统,分别进行绝热恒外压(p0)膨胀。当膨胀相同体积之后, ( )

(A) 范德华气体的内能减少量比理想气体多(B) 范德华气体的终态温度比理想气体低(C) 范德华气体所做的功比理想气体少(D) 范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等上述哪一种说法正确?

16.下列宏观过程:(1) p?, 273 K 下冰融化为水(2) 电流通过金属发热

(3) 往车胎内打气(4) 水在101 325 Pa, 373 K 下蒸发可看作可逆过程的是:

(A) (1),(4) (B) (2),(3) (C) (1),(3) (D) (2),(4)

17. 封闭系统从A 态变为B 态,可以沿两条等温途径:甲)可逆途径;乙)不可逆途径,则下列关系式:正确的是:( )

⑴ΔU可逆> ΔU不可逆⑵W可逆> W不可逆

⑶Q可逆> Q不可逆⑷( Q可逆- W可逆) > ( Q不可逆- W不可逆)

(A) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)

18.对于一定量的理想气体,下列过程可能发生的是:( )

(1) 对外作功,同时放热

(2) 体积不变,而温度上升,并且是绝热过程,无非体积功

(3) 恒压下绝热膨胀(4) 恒温下绝热膨胀

(A) (1),(4) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(2)

19.对于理想气体,下述结论中正确的是:( )

(A) (?H/?T)V = 0 (?H/?V)T = 0 (B) (?H/?T)p= 0 (?H/?p)T = 0

(C) (?H/?T)p= 0 (?H/?V)T = 0 (D) (?H/?V)T = 0 (?H/?p)T = 0

20.在100℃和25℃之间工作的热机,其最大效率为:( )

(A) 100 % (B) 75 % (C) 25 % (D) 20 %

21.下述哪一种说法正确? ( )

(A) 理想气体的焦耳-汤姆孙系数μ不一定为零

(B) 非理想气体的焦耳-汤姆孙系数μ一定不为零

(C) 理想气体不能用作电冰箱的工作介质

(D) 使非理想气体的焦耳-汤姆孙系数μ为零的p,T值只有一组

22.实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将( )

(A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不确定

23.某绝热封闭系统在接受了环境所做的功之后,其温度: ( )

(A) 一定升高(B) 一定降低(C) 一定不变(D) 不一定改变

24.系统的状态改变了,其内能值: ( )

(A) 必定改变(B) 必定不变(C) 不一定改变(D) 状态与内能无关

25.下述哪一种说法正确? 完成同一过程( )

(A) 经任意可逆途经所做功一定比经任意不可逆途经做功多

(B) 经不同的可逆途经所做的功都一样多(C) 经不同的不可逆途经所做的功都一样多

(D) 经任意可逆途经所做功不一定比经任意不可逆途经做功多

26.凡是在孤立系统中进行的变化,其ΔU和ΔH的值一定是:( )

2

3

(A) ΔU > 0 , ΔH > 0 (B) ΔU = 0 , ΔH = 0

(C) ΔU < 0 , ΔH < 0 (D) ΔU = 0 , ΔH 大于、小于或等于零不确定

27.下面叙述中不正确的是: ( )

(A) 对于理想气体,C p , m 与C V , m 之差一定是R

(B) 对于实际气体,若吸收相同的热量,则系统在恒容过程中的温度升高值一

定大于恒压过程

(C) 对于实际气体,若吸收相同的热量,则系统在恒容过程中的内能改变一定

小于恒压过程

(D) 对于单原子晶体,当温度足够高时,C V , m 约为 3R

28.某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行,系统的温度由T 1升高到T 2,

则此过程的焓变ΔH : ( )

(A) 小于零 (B) 等于零 (C) 大于零 (D) 不能确定

29.当以5 mol H 2气与4 mol Cl 2气混合,最后生成2 mol HCl 气。若以下式为基本单元,则

反应进度ξ应是: H 2(g) + Cl 2(g)??

→2HCl(g) ( ) (A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol

30.石墨(C)和金刚石(C)在 25℃, 101 325 Pa 下的标准燃烧焓分别为-393.4 kJ·mol -1和-395.3

kJ·mol -1,则金刚石的标准生成焓Δf H m $

(金刚石, 298 K)为: ( )

(A) -393.4 kJ·mol -1 (B) -395.3 kJ·mol -1 (C) -1.9 kJ·mol -1 (D) 1.9 kJ·mol -1

32.若一气体的方程为pV m =RT +αp (α>0 常数),则: ( )

(A) ()T U V ??=0 (B) ()V U p

??=0 (C) ()V U T ??=0 (D) ()p U T ??=0 31.下图为某气体的p -V 图。图中A →B 为恒温可逆变化, A →C 为绝热可逆变化, A →D 为多

方不可逆变化。B,C,D 态的体积相等。问下述各关系中哪一个错误?

(A) T B >T C (B) T C >T D (C) T B >T D (D) T D >T C

DCDADAAAADCACDDABADBCBDCDDCBADAB

二、填空题

1.10 mol 单原子理想气体,在恒外压0.987p ?下由400 K,2p ?等温膨胀至0.987p ?,物体对环境作

功 16.85 kJ 。 2.5 mol 单原子理想气体的(?H /?T )V = 103.9 J·K -1

3.某气体在等温可逆膨胀过程中,服从状态方程pV m =RT +Bp +Cp 2,其可逆功的表示式

为 。[答]2

1m d V V W p V ?= -RT ln(p 2/p 1) + (c /2)(222

1p p -) 4.如图。两条等温线的温度分别为T a ,T b 。1mol 理想气体经过路径1231的W I 与经过路径

4564的W II 大小关系是 W I =W II 。

5.某理想气体,等温(25℃)可逆地从1.5 dm 3膨胀到10 dm 3时,吸热9414.5 J ,则此气体的物

质的量为 2 摩尔。

6.从统计热力学观点看,功的微观本质是 _________________________________ 。

4

热的微观本质是 _________________________________ 。

7.氢气可看作理想气体,设 H 2为刚性分子,电子处于基态,其C V , m = __ 5/2R __ ,

C p , m = ___7/2R __ ,以气体常数R 表示。

8.在一绝热刚性容器中进行某一化学反应,该系统的内能变化为 _0__ ,焓变化为

____p 2V 2-p 1V 1 __ 。

9.已知反应2 H 2(g) + O 2(g)??→2 H 2O(l)在298 K 时恒容反应热Q V =-564 kJ·

mol -1,则 H 2(g)在298 K 时标准摩尔燃烧焓Δc H m $= ____285.7 ___kJ·

mol -1。 三、计算题

1.将两种不同气体分别装在同一气缸的两个气室内。两气室之间有隔板隔开。左气室中气体

的状态为:V 1=2 m 3,T 1=273 K ,p 1=101.3 kPa ;右气室中气体的状态为:V 2=3 m 3,T 2=303 K ,

p 2=3×101.3 kPa 。现将隔板抽掉,使两气体混合。若以整个气缸中的气体为系统的话,则此

过程中做功W 为多少?传热Q 为多少?内能改变量ΔU 为多少? (整个气缸是绝热的)

2.(1) 体积功的积分表达式应如何准确表达? [答] ⑴ W V =

21d V V p V ?外 (2) 什么条件下可写成 W V =2

1d V V p V ? ? ⑵ 可逆变化途径中

3.二氧化碳的标准摩尔生成焓与温度的函数关系如下:

Δf H m $(T )= {-391 120 - 2.523T /K - 2.824×10-4(T /K)2- 4.188×105(T /K)-1 } J·

mol -1 试求该反应的ΔC p 与温度的函数关系

[答] ,m f m (/)p p C H T ?=???$ ={-2.523-5.648×10-4 (T /K)+4.188×105 (T /K)-2} J·K -1·mol -1

4.已知氢的C p , m ={29.07-0.836×10-3(T /K)+20.1×10-7(T /K)2} J·K -1·mol -1,

(1) 求恒压下1 mol 氢的温度从 300 K 上升到 1000 K 时需要多少热量?

(2) 若在恒容下需要多少热量?

(3) 求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。

[答] (1) 21,m d T p p T Q H C T =?=

?=20 620 J·mol -1 (2) Q V =ΔU =ΔH -R ΔT =14 800 J·mol -1 (3) C p ,m =ΔH /(T 2-T 1)=29.45 J·K -1·mol -1

5.设一礼堂容积为10000 m 3,室温为10℃,压力为p ?。今欲将温度升至20℃,需供给多少热量

(空气平均摩尔质量29 g·mol -1,C p , m =29.3 J·K -1·mol -1)。2

1T p,m T (/)dln Q pV R C T =?=1.24×105 kJ

6.在一绝热保温瓶中,将100g 0°C 的冰和100g 50°C 的水混合在一起,最后平衡时温度为多

少?其中有多少克水?(冰的熔化热Δfus H m $=333.46 J·g -1,水的平均比热C p =4.184 J·K -1·g -1。)

[答] 设平衡时温度为T ,有x 克冰变为水

100 g 0 °C 冰溶化成水需Q 1=33 346 J ;100 g 50 °C 水变为0 °C 水需Q 2=-20 902 J

由于Q 1 > Q 2,最后温度只能是0 °C (冰水混合物) x ?=??33346100504184.. 得

x=62.736 故最后水的质量为(100+62.736)g=162.736 g

7.1mol 单原子分子理想气体,始态为202 650 Pa ,11.2 dm 3,经 pT =常数的可逆过程压缩到

终态为 405 300 Pa ,求:(1) 终态的体积和温度;(2) ΔU 和ΔH ; (3) 所作的功。

[答] (1) T 1=p 1V 1/(nR )=273 K, T 2=p 1T 1/p 2=136.5 K V 2=nRT 2/p 2=2.8 dm 3

5

(2) ΔU m =C V ,m (T 2-T 1)=-1703 J·mol -1 ΔH m =C p ,m (T 2-T 1)=-2839 J·mol -1

(3) W =2

1d V V p V ?,d V =(2R /p )d T 2

12d T T W R T =?=-2270 J·mol -1 8.带有旋塞的容器中有 25℃,121 323 Pa 的气体,打开旋塞后气体自容器中冲出,待器内压

力降至101 325 Pa 时关闭旋塞,然后加热容器使气体温度恢复到25℃,此时压力升高至1 013

991 Pa 。设气体为理想气体,第一过程为绝热可逆过程,求该气体的C p , m 值。

[答](1)用二步等容过程求T 2设气体为理想气体101 325 Pa/103 991 Pa=T 2/298 K ,T 2=290.40 K

(2)用第一步绝热可逆求2,m p C (p 1/p 2)1-γ=(T 2/T 1)γ

(121 323 Pa/101 325 Pa)1-γ=(290.4 K/298 K)γ γ=1.167 C p ,m =γC V ,m =58.1 J·K -1·mol -1

9.用搅拌器对 1 mol 理想气体作搅拌功 41.84 J ,并使其温度恒压地升高 1 K ,若此气体C p ,

m =29.28 J·

K -1·mol -1,求Q ,W ,ΔU 和ΔH 。 [答] W e =p ΔV =nR ΔT =8.31 J W f =-41.84 J W =W e +W f =8.31-41.82=-33.51 J Q p =C p d T =29.28 J

ΔU =Q p -W =29.28+33.51=62.79 J ΔH =ΔU +Δ(pV )= ΔU +nR ΔT =71.12 J

10.某单原子分子理想气体从T 1=298 K ,15p p =$的初态。(a)经绝热可逆膨胀;(b)经绝热

恒外压膨胀到达终态压力2p p =$。计算各途径的终态温度T 2,及Q ,W , ΔU ,ΔH 。

[答] (a)Q =0 可逆途径pV γ=常数 (γ==

C C p V /53) 15712112==γγ-)()p /p (T T K ΔU =C V (T 2-T 1)=-1760 J·

mol -1=W

ΔH =C p (T 2-T 1)=-2930 J·mol -1

(b)Q =0 2121()()V W p V V C T T U ?=--=-=$

γγ=/)p V p (V 12112 得 T 2=203 K ΔU =W =-1180 J·mol -1 ΔH =C p (T 2-T 1)=-1970 J·mol -1

11.一气体的状态方程式是 pV =nRT +αp ,α只是T 的函数。

(1)设在恒压下将气体自T 1加热到T 2,求W 可逆.; (2)设膨胀时温度不变,求W 。

[答] (1) W =

21

d V V p V ?=p (V 2-V 1)=(nRT 2+α2p )-(nRT 1+α1p ) =nR (T 2-T 1)-(α2-α1)p (2) W =21

d V V p V ?=21/()d V V nRT V V α-? =nRT ln[(V 2-α)/(V 1-α)]=nRT ln(p 2/p 1) 12.0.500 g 正庚烷放在弹式量热计中,燃烧后温度升高2.94 K 。若量热计本身及其附件的热

容量为8.177 kJ·K -1,计算298 K 时正庚烷的摩尔燃烧焓(量热计的平均温度为 298 K )。正

庚烷的摩尔质量为 0.1002 kg·mol -1。

[答] 0. 500 g 正庚烷燃烧放热为Q 1,则其摩尔等容燃烧热为Q V ,

Q 1=24. 04 kJ Q V =-4818 kJ·mol -1 Q p =Q V +B

B v RT ∑=-4828 kJ·mol -1 Δc H m =-4828 kJ·mol -1

13.计算下列反应在1000℃的恒压反应热。

C(s)+2H 2O(g)=CO 2(g)+2H 2(g)

6

[答] Δr H m $(298K)= Δf H m $(298K,CO 2)-2Δf H m

$(298K,H 2O,g) =90.1 kJ ·mol -1 ΔC p =Δa +ΔbT +ΔcT 2+Δc 'T -2 Δr H m $(1273K)=

1273K

298K d p C T ??+Δr H m

$(298K) =102.3 kJ ·mol -1

14.某气体的状态方程为(p +a /V m 2)V m =RT ,式中a 为常数。试求出1 mol 该气体从(p 1,V 1,T )状态

可逆变至(p 2,V 2,T )状态时的W ,Q ,ΔU , ΔH 。

[答] 2

211

2m m d [(/)-(/)]d V V V V W p V RT V a V V ==??=RT ln (V 2m /V 1m )+a [(1/V 2m )- (1/V 1m )] 由2m (/)/T U V aV ??= 得2

12m 1m 2m (/)d [(1/)-(1/)]V V U a V V a V V ?==?

Q =W +ΔU =RT ln(V 2m /V 1m ) ΔH =ΔU +Δ(pV ),Δ(pV )=a [(1/V 1m )-(1/V 2m )] 故ΔH =ΔU +Δ(pV )=2a [(1/V 1m )-(1/V 2m )]

15.0.5 mol 氮气(理想气体)经下列三步可逆变化回复到原态:

A) 从2 p ?,5 dm 3在恒温T 1下压缩至1dm 3

B) 恒压可逆膨胀至5 dm 3,同时温度T 1变至T 2

C) 恒容下冷却至始态T 1,2 p ?,5 dm 3

试计算: (1) T 1,T 2; (2) 途径2变化中各步的ΔU ,Q ,W , ΔH ;(3) 经此循环的?U 总, ΔH 总,Q 总,W 总。

[答] (1)T 1=pV /nR =244 K p 2=V 1p 1/V 2=10 p ? T 2=V 1T 1/V 2=1220 K

(2)ΔU 1=0,ΔH 1=0,W 1=nRT ln(V 2/V 1)= -1632 J=+Q

ΔH 2=nC p ,m (T 2-T 1)=14.23×103 J ΔU 2=nC V ,m (T 2-T 1)=10.13×103 J

Q 2=ΔH 2=14.23×103 J W 2=p 2(T 2-T 1)= 4054 J ΔH 3=nC p ,m (T 1-T 2)= -14.23×103 J

ΔU 3=nC V ,m (T 1-T 2)=-10.13×103 J W 3=0 Q 3=ΔU =-10.13×103 J

(3)ΔU 总=0 ΔH 总=0 W 总=W 1+W 2+W 3=2423 J Q 总=Q 1+Q 2+Q 3=2423 J

16.1000℃时,一氧化碳和水蒸气的生成热为-111和244 kJ·mol -1,求算:

(1) 反应:H 2O(g)+C(石墨)═CO(g)+H 2(g)的Δr H m

(2) 在1000℃下使空气和水蒸气通过大量焦炭,若使温度保持不变,空气和水蒸气的体积

比应多少?假设在与氧的反应中所产生的热量容许有20%的损耗(辐射等)

[答] (1)C(s)+12

O 2(g)=CO(g); ΔH 1=-111 kJ·mol -1 ① H 2(g)+12

O 2(g)=H 2O(g); ΔH 2=-244 kJ·mol -1 ② ①-②得③:H 2O(g)+C(s)=CO(g)+H 2(g);r m H ?$

=133 kJ·mol -1 (2) 使空气和水蒸气通过大量的焦炭,保持其温度为1000℃不变,则需求反应①的

产热等于反应③的吸热和损耗的热

因为所产生热有20%损耗,所以①放热实际为:

7

111 kJ·mol -1×(1-0.2)=88.8 kJ·mol -1

要求吸热反应③吸热与放热反应①的实际放热相抵时所需水蒸气和氧气体积

比为:1份(水蒸气)对1/2×133/88.3份氧气

而所需的水蒸气和空气的体积比为:1份(水蒸气)对5/2×133/88.8份空气 即:1:3.74

17.棕榈酸氧化反应: CH 3(CH 2)14COOH(s)+24O 2(g)=17CO 2(g)+16H 2O(l)

Δr H m $(298 K)为-9958 kJ·

mol -1, 计算 (1) Δr U m $

(298 K); (2) 计算上述条件下1 mol 棕榈酸氧化时所做的功。

[答] ΔU m $

(298K)= Δr H m $(298K)- Δn (RT ) =-9941 kJ ·mol -1 W =Δn (RT )= -17.3 kJ

18.求下列酯化反应的Δr H m $

(298 K): (COOH)2(s)+2CH 3OH(l)=(COOH 3)2(s)+2H 2O(l)

已知:Δc H m $((COOH)2,s)= -120.2 kJ·mol -1 Δc H m $(CH 3OH,l)=-726.5 kJ·

mol -1 Δc H m $(CH 3OOCH 3,s)= -1678 kJ·

mol -1 (-104.8 kJ ·mol -1 ) 四、证明题

1.已知:α = (1/V )(?V /?T )p κ = (-1/V ) (?V /?p )T 证明:(?U /?p )V =C V κ /α

2.证明: C p -C V = - (?p /?T )V [(?H /?p )T -V ]

3. 试用有关数学原理,证明下列各关系式:

(A) (?U /?V )p = C p (?T /?V )p -p (B) (?U /?p )V = C V (?T /?p )V

五、问答题

1.在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管,加热盛水槽中的水(做为环境),使其达到沸点,

试问试管中的水(系统)会不会沸腾,为什么?(不会沸腾。因为系统与环境间无温差。欲

使水沸腾(指汽体汽化)必须有一个大于沸点的热源。)

2. (1)系统的同一状态能否具有不同的体积? (1) 不能

(2)系统的不同状态能否具有相同的体积? (2) 可以

(3)系统的状态改变了,是否其所有的状态函数都要发生变化? (3) 不一定

(4)系统的某一状态函数改变了,是否其状态必定发生变化? (4) 一定

3.一定量理想气体的内能U 及焓H 都是温度的函数。这能否说明,理想气体的状态仅用

一个变量——温度T 即可确定? (不能)

4.绝热恒容的封闭系统必为隔离系统。此结论对吗?[答]错。因为还应考虑非体积功。

5.凡是系统的温度有变化,则系统一定有吸热或放热现象。凡是温度不变,则系统就没有吸

热放热现象。两结论对吗?[答] 前句不对。(例:绝热膨胀,温度有变化但不吸热)后句也

不对。(例:相变过程,温度可以不变,但有热量变化)

6."煤炭中储存着许多热量"这句话对不对?说明理由。(不对)

7.在等温等压条件下,一定量的水变成水蒸气(假定为理想气体), d U =(?U /?T )p d T +(?U /?p )T d p ,

因等温过程d T =0,等压过程d p =0 ,所以d U =0, 此结论对吗 ? [答]错。因为存在相变。

8.一个系统经历一无限小变化,则此过程是否一定可逆? [答] 不一定。只有在无损耗功的准

静态过程才可逆,否则即使变化无限小,仍然不可逆。9.热力学的不可逆过程就是不能向相反

方向进行的过程。此话对吗? 10.理想气体在等温可逆压缩过程中环境对系统作最大功。

此话对吗? 11.理想气体向真空绝热膨胀,d U =0,d T =0,而实际气体的节流膨胀过程d H =0,

d T ≠0。上述两结论对吗? 12.理想气体的焦耳-汤姆孙系数μJ -T 一定等于零。此话对吗?

第三章热力学第二定律习题

一、选择题

1.理想气体绝热向真空膨胀,则:( )

(A) ΔS = 0,W = 0 (B) ΔH = 0,ΔU = 0

(C) ΔG = 0,ΔH = 0 (D) ΔU = 0,ΔG = 0

2. 某实际气体的状态方程pV m= RT + ap,式中a为大于零的常数,当该气体经绝热向真空膨胀后,气体的温度:( )

(A) 上升(B) 下降(C) 不变(D) 无法确定

3.下列四种表述:两者都不正确者为:( )

(1) 等温等压下的可逆相变过程中,系统的熵变ΔS =ΔH相变/T相变

(2)系统经历一自发过程总有d S > 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

(A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(3) (D) (1),(4)

4.求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS时,可以通过以下哪个途径求得?( )

(A) 始终态相同的可逆绝热过程

(B) 始终态相同的可逆恒温过程

(C) 始终态相同的可逆非绝热过程

(D) (B) 和(C) 均可

5.1 mol理想气体向真空膨胀,若其体积增加到原来的10倍,则系统、环境和孤立体系的熵变应分别为:( )

(A) 19.14 J·K-1, -19.14 J·K-1 , 0 (B) -19.14 J·K-1, 19.14 J·K-1 , 0

(C) 19.14 J·K-1, 0 , 19.14 J·K-1(D) 0 , 0 , 0

6.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) 从同一始态出发,不可能达到同一终态

(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

7.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

8.对理想气体等温可逆过程,其计算熵变的公式是:( )

(A) ?S=nRT ln(p1/p2) (B) ?S=nRT ln(V2/V1)

(C) ?S=nR ln(p2/p1) (D) ?S=nR ln(V2/V1)

9.2 mol H2和2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成HCl 气体,起始时为常温常压。则:( )

(A) Δr U = 0,Δr H = 0,Δr S > 0,Δr G < 0

(B) Δr U < 0,Δr H < 0,Δr S > 0,Δr G < 0

(C) Δr U = 0,Δr H > 0,Δr S > 0,Δr G < 0

(D) Δr U > 0,Δr H > 0,Δr S = 0,Δr G > 0

8

10.对于孤立系统中发生的实际过程,下列各式中不正确的是:( )

(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) ΔS > 0 (D) ΔH = 0

11.101.325 kPa,-5℃时,H2O(s)??→H2O(l),其系统熵变:( )

(A) Δfus S体系>0 (B) Δfus S体系<0

(C) Δfus S体系≤0 (D) Δfus S体系=0

12.大多数物质的液体在正常沸点时的摩尔气化熵为:( )

(A) 20 J·K-1·mol-1(B) 25 J·K-1·mol-1

(C) 88 J·K-1·mol-1(D) 175 J·K-1·mol-1

13.理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀,该变化过程中系统的熵变?S

及环境的熵变

?S

应为:()

(A) ?S

体>0,?S

=0 (B)?S

<0,?S

=0

(C) ?S

体>0,?S

<0 (D)?S

<0,?S

>0

14.物质的量为n的理想气体从T1, p1, V1变化到T2, p2, V2,下列哪个公式不适用(设C V, m为常数)?( )

(A) ΔS = nC p, m ln(T1/T2) + nR ln(p2/p1)

(B) ΔS = nC V, m ln(p2/p1) + nC p,m ln(V2/V1)

(C) ΔS = nC V, m ln(T2/T1) + nR ln(V2/V1)

(D) ΔS = nC p, m ln(T2/T1) + nR ln(p1/p2)

15.在p?,273.15 K下水凝结为冰,判断系统系的下列热力学量中何者一定为零?

( )

(A) ΔU (B) ΔH(C) ΔS(D) ΔG

16.p?,100℃下,1mol H2O(l)与100℃大热源接触,使水在真空容器中汽化为101.325 kPa 的H2O(g),设此过程的功为W,吸热为Q,终态压力为p,体积为V,用它们分别表示ΔU,ΔH,ΔS,ΔG,ΔF,下列答案哪个是正确的?( )

17.已知某可逆反应的(?Δr H m/?T)p= 0,则当反应温度降低时其熵变Δr S m:( )

(A) 减小(B) 增大(C) 不变(D) 难以判断

18. 纯液体苯在其正常沸点等温汽化,则:( )

(A) Δvap U?=Δvap H?,Δvap F?=Δvap G?,Δvap S?> 0

(B) Δvap U?<Δvap H?,Δvap F?<Δvap G?,Δvap S?> 0

(C) Δvap U?>Δvap H?,Δvap F?>Δvap G?,Δvap S?< 0

(D) Δvap U?<Δvap H?,Δvap F?<Δvap G?,Δvap S?< 0

19.下列四个偏微熵中哪个既是偏摩尔量,又是化学势?()

9

10

(A )C ,,B ()S V n U n ?? (B )C ,,B ()S p n H n ?? (C )C ,,B ()T V n F n ?? (D )C ,,B

()T p n G n ?? 20.关于偏摩尔量,下面诸叙述中不正确的是: ( )

(A) 偏摩尔量是状态函数,其值与物质的数量无关

(B) 在多组分多相体系中不存在偏摩尔量

(C) 体系的强度性质没有偏摩尔量

(D) 偏摩尔量的值只能大于或等于零

二、填空题

1.一切自发变化都有一定的__________________,并且都是不会________________进行的,这

就是自发变化的共同特征。

2.用熵判据来判别变化的方向和平衡条件时,体系必须是____________,除了考虑_______ 的

熵变外,还要考虑________的熵变。

3.在隔离系统中,由比较 的状态向比较 的状态变化,是自发变化的方向,

这就是 的本质。

4.卡诺认为:“ 。”这就是卡诺定理。

5.从热力学第 定律证明的 定理是为了解决热机的最高效率可达多少这一问题的。

6.吉布斯自由能判据的适用条件是 、 、 。

7.理想气体等温 (T = 300 K) 膨胀过程中从热源吸热 600 J ,所做的功仅是变到相同终态时

最大功的 1/10,则系统的熵变ΔS = ______20___ J·K -1。

8.在理想气体的S –T 图上,任一条等容线与任一条等压线的斜率之比/V p S S T T ???

???????

即()()在等温情况下应等于 C V /C p 。

9.理想气体向真空膨胀,体积由V 1变到V 2,其ΔU __ = 0 ___ ,ΔS _ = nR ln(V 2/V 1)___ 。

10. 选择“>”、“<”、“=”中的一个填入下列空格:

实际气体绝热自由膨胀,ΔU = 0,ΔS __〉___ 0。

11.选择“>”、“<”、“=”中的一个填入下列空格。

理想气体恒温可逆压缩,?S __〈___ 0,?G __〉___ 0。

12.在横线上填上 >、<、= 或 ?(?代表不能确定)。

水在 373.15 K 和 101.325 kPa 下通过强烈搅拌而蒸发,则

(A) ΔS ___〉___ Q /T Q 为该过程体系吸收的热量

(B) ΔF ___〈___ -W

(C) ΔF ___〈__ -W f (忽略体积变化)

(D) ΔG ___〈 -W f

13.某蛋白质在323.2 K 时变性并达到平衡状态,即

天然蛋白质 变性蛋白质

已知该变性过程的 Δr H m (323.2 K)=29.288 kJ·mol -1 ,

则该反应的熵变 Δr S m (323.2 K)= 90.62 J·K -1·mol -1。

14.在恒温恒压且有非体积功存在的情况下,则可用 来判别过程是否可逆,

即在不可逆情况下,外界对系统所做的 大于系统 的增量。

15.能斯特热定理可用文字表述为:在温度趋于热力学温度绝对零度时的_____________过程

中,系统的熵值不变。

16.单原子理想气体的C V ,m = (3/2)R , [(?T /?S )p ] / [(?T /?S )V ] 等于 ___0.6 ______ 。

11 17.对于系统和环境之间既有能量又有物质交换的敞开系统来说,其熵的变化,一部分是由

__________________________间相互作用而引起的,这部分熵称为熵流;另一部分是由

___________________________的不可逆过程产生的,这部分熵变称为熵产生。

18.封闭系统中,如果某过程的?F =0,应满足的条件是 。

19.在等温等压下,由A 和B 两种物质组成的均相体系中,若A 的偏摩尔体积随浓度的改变

而 增加 ,则B 的偏摩尔体积将减小。

三、计算题

1.牙齿的珐琅质可近似看作是由羟基–磷灰石化合物3Ca 3(PO 4) Ca(OH)2构成的。

已知羟基离子可被氟离子取代,生成3Ca 3(PO 4) CaF 2,可存在于牙齿构造中使对龋齿

有更大的抵抗力。如果用氟化亚锡溶液加入牙膏中,使之发生上述变化是否可能。

已知:Δf G m

$[298 K,CaF 2(s)]=-1167 kJ·mol -1 Δf G m $[298 K,Sn(OH)2(s)]=-492 kJ·

mol -1 Δf G m $[298 K,Ca(OH)2(s)]=-899 kJ·

mol -1 ),s (S n e 2S n 2→+-+E 1$= -0.14 V ,F 2e 2)g (F 2--→+E 2$

=2.87 V

2.已知冰的摩尔熔化热为5.650 kJ·mol -1(可视为常数),水的正常凝固点为0℃,求p ?,-10℃

时,1 mol 过冷液体水凝结为冰时,体系的Δl s

G 和Δl s S 。

3.计算 1 mol Br 2(s) 从熔点 7.32℃ 变到沸点 61.55℃ 时 Br 2(g) 的熵增。已知 Br 2(l) 的比

热为 0.448 J·K -1·g -1,熔化热为 67.71 J·g -1,汽化热为 182.80 J·g -1,Br 2的摩尔质量为 159.8

g·mol -1。

4.氢醌的蒸气压实验数据如下:

求: (1) 氢醌的摩尔升华焓、摩尔蒸发焓、摩尔熔化焓;

(2) 氢醌气、液、固三相平衡共存的温度和压力。

5.已知甲醇脱氢反应:CH 3OH(g)??→HCHO(g)+H 2(g) 的Δr H m $

=85.27 kJ·

mol -1, Δr S m $=113.01 J·K -1·mol -1, 试计算该反应能够在等温等压下进行时所需的最低温度。

假设Δr H m $与T 无关。

6.请计算 1 mol 苯的过冷液体在 -5℃, p ?下凝固的Δl s S 和Δs 1G 。已知 -5℃ 时,固态苯和液

态苯的饱和蒸气压分别为 0.0225 p ?和 0.0264 p ?;-5℃,p ?时,苯的摩尔熔化热为 9.860

kJ·mol -1。

7.1 mol ,-10℃ 的过冷水在 p ?下凝固成 -10℃ 的冰,请用化学势计算水的Δfus G m 。已知水、

冰在 -10℃时饱和蒸气压分别为 p 1*= 287 Pa 、p 2*= 259 Pa 。

8.373K ,2p ?的水蒸气可以维持一段时间,但这是一种亚稳平衡态,称作过饱和态,它可自

12

发地凝聚,过程是:

H 2O (g,100℃,202.650 kPa)??→H 2O (l,100℃,202.650 kPa)

求水的?g l

H m ,?g l

S m ,?g l

G m 。已知水的摩尔汽化焓 ?g l

H m 为 40.60 kJ·mol -1,假设水蒸气为

理想气体,液态水是不可压缩的。

9.1mol 理想气体在 273.15 K 等温地从 10p ? 膨胀到p ?,如果膨胀是可逆的,试计算此过程

的Q ,W 以及气体的ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔG ,ΔF 。

10.1mol He(g)从273.15 K,101.325 kPa 的始态变到298.15 K, p 2的终态,该过程的熵变Δ

S =-17.324 J·K -1,试求算终态的压力p 2。已知He(g)的C V , m =32R 。

11.2 mol 100℃,101.325 kPa 的液态水向真空汽化,全部变成为 100℃,101.325 kPa 的水蒸

气,求水的熵变Δvap S ,判断过程是否自发。已知 101.325 kPa,100℃时水的摩尔汽化热为 40.68

kJ·mol -1。 水蒸气可视为理想气体。

12.1mol 单原子分子理想气体始态为 273 K ,p ,分别经下列可逆变化,其吉布斯自由能的变化

值各为多少?

(A) 恒温下压力加倍

(B) 恒压下体积加倍

(C) 恒容下压力加倍

假定在 273 K ,p ?下,该气体的摩尔熵为 100 J·K -1·mol -1。

13. 某气体状态的方程为 (p +a /V 2)V =RT , 其中 a 是常数,在压力不很大的情况下, 试求出

1mol 该气体从p 1,V 1经恒温可逆过程至 p 2,V 2 时的 Q ,W ,ΔU ,ΔH ,ΔS 和ΔG 。

14.某液体的蒸气压与温度的关系为:ln(p /p ?)=-(0.12052K)a /T +b ,式中a , b 为常数,利用

Clapeyron 方程导出a 与汽化焓Δvap H m 间的关系; b 与汽化焓Δvap H m 和正常沸点T b 间的关系。

四、证明题

1.用T -S 图推导卡诺循环的热机效率 η = (T 1-T 2)/T 1(T 1, T 2分别为高、低温热源的温度)。

2.证明:理想气体 (?T /?p )H = 0。

3.证明 (?S /?V )U = p /T ,并由此式对理想气体论证: (?S /?V )T = p /T 。

五、问答题

1.任意系统经一循环过程, ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔG ,ΔA 均为零,此结论对吗?

2.理想热机效率 η = (T 2-T 1)/T 2,当T 1→0,η →1时,从热源中获得的热都转化为功,这违反

了热力学第二定律,因此T 1不能为零,即绝对零度不能达到。由此看来,似乎第三定律能

够从第二定律引出来,你能发现推论中的问题吗?

3.将气体绝热可逆膨胀到体积为原来的两倍,此时系统的熵增加吗?将液体绝热可逆地汽化

为气体时,熵将如何变化?

4.一定量的气体在气缸内, 两结论对吗?

(1) 经绝热不可逆压缩,温度升高,ΔS > 0 ; (2) 经绝热不可逆膨胀,温度降低,ΔS < 0 。

5.熵增加原理就是隔离系统的熵永远增加。此结论对吗?

6.系统由平衡态 A 变到平衡态 B ,不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变,对吗?

7.凡是ΔS > 0 的过程都是不可逆过程,对吗?

8. 任何气体经不可逆绝热膨胀时, 其内能和温度都要降低,但熵值增加。对吗?任何气体如

进行绝热节流膨胀,气体的温度一定降低,但焓值不变。对吗?

9.请判断实际气体节流膨胀过程中,系统的ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔF ,ΔG 中哪些一定为零?

13 一、选择题

1.B

2.C

3.C

4.C

5.C

6.B

7.C

8.D

9.C 10.D

11.A 12.C 13.C 14.A 15.D 16.A 17.C 18.B 19.D 20.D

三、计算题

1.[答] 反应 )s ()OH (Sn )s (CaF )aq (SnF )s ()OH (Ca 2222+→+

式中 SnF 2(aq)的ΔG $

可做如下计算:Δr G m $

(SnF 2,aq) =-2(2E $-1E $)F = -581 kJ

上述反应:Δr G m $

(298 K)= Δf G m $[298 K,CaF 2(s)]+Δf G m $[298 K,Sn(OH)2(s)]

-Δf G m $[298 K,Ca(OH)2(s)]-Δf G m $[ SnF 2,(aq)] = -179 kJ 上述想法在热力学上可行。

2.[答] 因为 ?l s

H 可视为常数,即ΔC p = 0,?l s

S 亦为常数 所以 ?l s

H (263 K) = -5.650 kJ

?l s

S (263 K) = ?l s

H /T = -20.70 J·K -1 所以 ?l s

G (263 K) = ?l s

H (263 K) – T ?l s

S (263 K)

= -205.9 J

3.[答] 设下列可逆过程代替原过程:

Br 2(s,7.32℃)1S ????→ Br 2(l,7.32℃)2S ????→ Br 2(l,61.55℃)3S

????→ Br 2(g,61.55℃) ΔS 1= 38.57 J·K -1 ΔS 2=?2

1T T n C p ,m ×(d T /T ) = 12.63 J·

K -1 ΔS 3= 87.32 J·K -1 ΔS =ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3= 138.5 J·K -1

4.[答] Δr G m $=Δr H m $ -T Δr S m $=(8

5.27 kJ·mol -1)-(298.15 K)×(113.01×10-3 kJ·mol -1·K -1) =51.58 kJ·mol -1 因为在通常情况下,焓变和熵变随温度的变化很小,故有 Δr G m $(T )≈Δr H m $(p ?,298 K)-T Δr S m $( p ?,298 K)=0

所以 T =Δr H m $( p ?,298 K)/Δr S m $( p ?,298 K) =(85.27×103 J·mol -1)/(113.01 J·mol -1·K -1) =754 K

5.[答] 设体系经 5 步可逆过程完成该变化

ΔG 1=0.0264p p V ?$

$m (l)d p = V m (l)(0.0264-1)p ? ΔG 5=0.0225p p V ?$

$m (s)d p = V m (s)(1-0.0225) p ?

ΔG 2=ΔG 4= 0 ( 恒温恒压可逆相变 ) ΔG 3= nRT ln(p 2/p 1) = -356.4 J

因为 V m (s) = V m (l) 所以 ΔG 1≈ΔG 5

所以 ΔG =ΔG 1+ΔG 2+ΔG 3+ΔG 4+ΔG 5 = -356.4 J ΔS = (ΔH -ΔG )/T = -35.44 J·K -1

6.[答] s l ?G =μS -μl = RT ln(p 2*/p 1*) = -219.38 J·mol -1

7.[答] 由下列可逆过程

(1) H 2O (g,100 ℃,202.650 kPa ) → H 2O (g,100 ℃,101.325 kPa)

ΔH m,1= 0, ΔS m ,1= R ln(V 2/V 1) = 5.76 J·K -1·mol -1 ΔG m ,1= -T ΔS m ,1= -2.150 kJ·mol -1

(2) H 2O (g,100℃,101.325 kPa) → H 20 (l,100℃,101.325 kPa) Δ

g l H m ,2= - 40.600 kJ·mol -1

14 Δg l

S m ,2= (-40.660 kJ·mol -1)/(373.15 K ) = - 108.8 J·K -1·mol -1 Δg l

G m ,2= 0

(3) H 2O (l,100 ℃,101.325 kPa) → H 2O (l ,100 ℃,202.650 kPa )

ΔH m ,3;ΔS m ,3;ΔG m ,3变化很小,略去。

由于Δg l

H m =ΔH m ,1+Δg l

H m ,2= -40.6 kJ·mol -1; 故 Δg l

S m =ΔS m ,1+Δg l

S m ,2= -103 J·K -1·mol -1;

8.[答] W = nRT ln(p 1/p 2) = 5.230 kJ 因为 ΔT = 0 ,所以ΔU = 0, Q R = W = 5.230 kJ ΔS = Q R /T = 19.14 J·K -1 ΔH = =ΔU + Δ(pV ) = ΔU + nRT = 0

ΔG =ΔH - T ΔS = -5.230 kJ ΔF = ΔU - T ΔS = -5.230 kJ

9.[答] 因为 ΔS = nR ln(p 1/p 2)+nC p ,m ln(T 2/T 1)

所以 p 2=p 1exp{[(C V ,m +R )/R ]ln(T 2/T 1)-ΔS /nR }=101.325 kPa ×exp{52

ln(298.15 K/273.15 K) -(-17.324 J·K -1)/(1 mol ×8.314 J·K -1·mol -1)} = 1.013×103 kPa

10.[答] 这是一个不可逆过程,必须设计一个可逆过程计算

Δvap S 体= Q R /T =ΔH /T = 218.0 J·K -1 Q 环=Δvap U =ΔH - nRT = 75.15 kJ ΔS 环= - Q 环/T = -201.4 J·K -1 ΔVap S 总= Δvap S 体+ΔS 环= 16.6 J·K -1 > 0,过程自发。

11.[答] (a)ΔG = nRT ln(p 2/p 1) = 1.573 kJ (b) ΔG = ΔH -Δ(TS );ΔH =?2

1T T p C d T = 5.674 kJ

因为 ΔS = nC p ,m ln(T 2/T 1) = 14.41 J·K -1, S 2= S 1+ΔS = 114.4 J·K -1 所以ΔG = -29.488 kJ (c) ΔS = nC V ,m ln(T 2/T 1) = 8.644 J·K -1 , S 2= S 1+ΔS = 108.6 J·K -1 所以 ΔG =ΔH - (T 2S 2- T 1S 1) = - 26.320 kJ

12.[答] p = (RT /V ) -a /V 2

W =∫p d V =?2

1[(V V RT /V )-a /V 2]d V = RT ln(V 2/V 1)+ a (1/V 2-1/V 1)

(?U /?V )T = T (?p /?T )V - p = a /V 2 dU U U 12

?=)/(2

12?V V V a d V ΔU = a (1/V 1- 1/V 2) Q R = ΔU + W = RT ln(V 2/V 1)

ΔH =ΔU +Δ(pV ) =ΔU + (p 2V 2- p 1V 1) = ΔU + [(RT - a /V 2) - (RT - a /V 1)] = a [(1/V 1)-(1/V 2)] + a [(1/V 1)-(1/V 2)] = 2a [(1/V 1)-(1/V 2)] ΔS = Q R /T = R ln(V 2/V 1) ΔG =ΔH - T ΔS = 2a [(1/V 1- 1/V 2)] - RT ln(V 2/V 1)

13.[答] 已知 ln(p /p ?)= -(0.12052 K)a /T + b -------- (1)

克劳修斯-克拉贝龙方程的不定积分式为: ln(p /p ?)= -Δvap H m /(RT ) + b -------- (2) 将(1)、(2)两式对比,即得:Δvap H m = (0.12052 K)aR

当在正常沸点时, ln(p /p ?)= 0 , 故得Δvap H m = bRT b

五、问答题

1.对

2.[答] 存在问题 (1) 作为低温热源的T 1可以接近于零,不可能等于零,故η只能接

近 1,但不能为 1,即热不能完全转化为功。 (2) 热机热源是无限大恒温系统,而第三定

律是指任何物质的完善晶体,或者说热源是有限的,故两个定律不能互相推论。 3.[答] 因

为在绝热可逆过程中,?S =R /Q T δ?= 0 。所以,气体的绝热可逆膨胀、液体的绝热可逆汽

化等均不引起系统熵的变化。 4.[答] (1) 对。 (2) 错。因为封闭系统绝热不可逆过程Δ

S > 0。 5.错 6.错 7. 错 9. ΔH = 0 8. [答] 前结论对。后结论错,节流膨胀要

看焦耳-汤姆孙系数 μJ -T = (?T /?p )H 是正还是负。

热力学第二定律练习题及答案

热力学第二定律练习题 一、是非题,下列各题的叙述是否正确,对的画√错的画× 1、热力学第二定律的克劳修斯说法是:热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( ) 2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =-S d T +V d p +d n B ,既适用于封闭系统也适用于敞 开系统。 ( ) 3、热力学第三定律的普朗克说法是:纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。 ( ) 4、隔离系统的熵是守恒的。( ) 5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。( ) 6、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。( ) 7、定温定压且无非体积功条件下,一切吸热且熵减少的反应,均不能自发发生。 ( ) 8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W ’<0,且有W ’>G 和G <0,则此状态变化一定能发生。( ) 9、绝热不可逆膨胀过程中S >0,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。( ) 10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。 ( ) 11、如果一个化学反应的r H 不随温度变化,则其r S 也不随温度变化, ( ) 12、在多相系统中于一定的T ,p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。 ( ) 13、在10℃, kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程,故此过程的熵变大于零。 ( ) 14、理想气体的熵变公式 只适用于可逆过程。 ( ) 15、系统经绝热不可逆循环过程中S = 0,。 ( ) 二、选择题 1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(A /T )V 值是:( ) (1)大于零 (2) 小于零 (3)等于零 (4)不确定 2、 从热力学四个基本过程可导出V U S ??? ????=( ) (1) (2) (3) (4) T p S p A H U G V S V T ???????????? ? ? ? ????????????? 3、1mol 理想气体(1)经定温自由膨胀使体积增加1倍;(2)经定温可逆膨胀使体积增加1倍;(3)经绝热自由膨胀使体积增加1倍;(4)经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。在下列结论中何者正确( )

热力学第二定律习题解答

第八章热力学第二定律 一选择题 1. 下列说法中,哪些是正确的( ) (1)可逆过程一定是平衡过程; (2)平衡过程一定是可逆的; (3)不可逆过程一定是非平衡过程;(4)非平衡过程一定是不可逆的。 A. (1)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2)、(3)、(4) 解:答案选A。 2. 关于可逆过程和不可逆过程的判断,正确的是( ) (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程; (2) 准静态过程一定是可逆过程; (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;

(4) 凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。 A. (1)、(2) 、(3) B. (1)、(2)、(4) C. (1)、(4) D. (2)、(4) 解:答案选C。 3. 根据热力学第二定律,下列哪种说法是正确的( ) A.功可以全部转换为热,但热不能全部 转换为功; B.热可以从高温物体传到低温物体,但 不能从低温物体传到高温物体; C.气体能够自由膨胀,但不能自动收缩;D.有规则运动的能量能够变成无规则运 动的能量,但无规则运动的能量不能 变成有规则运动的能量。 解:答案选C。 4 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后:

( ) A. 温度不变,熵增加; B. 温度升高,熵增加; C. 温度降低,熵增加; D. 温度不变,熵不变。 解:绝热自由膨胀过程气体不做功,也无热量交换,故内能不变,所以温度不变。因过程是不可逆的,所以熵增加。 故答案选A 。 5. 设有以下一些过程,在这些过程中使系统的熵增加的过程是( ) (1) 两种不同气体在等温下互相混合; (2) 理想气体在等体下降温; (3) 液体在等温下汽化; (4) 理想气体在等温下压缩; (5) 理想气体绝热自由膨胀。 A. (1)、(2)、(3) B. (2)、(3)、(4) C. (3)、(4)、(5) D. (1)、(3)、(5) 解:答案选D。

高中物理-热力学第二定律练习题

高中物理-热力学第二定律练习题 1.热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程( ) A.有的只遵守热力学第一定律 B.有的只遵守热力学第二定律 C.有的既不遵守热力学第一定律,也不遵守热力学第二定律 D.所有的都遵守热力学第一、第二定律 2.如图为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量,经过冷凝器时制冷剂液化,放出热量到箱体外,下列说法中正确的是( ) A.热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,是因为其消耗了电能 C.电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律 D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律 3.(·大连高二检测)下列说法正确的是( ) A.机械能和内能的转化具有方向性 B.电能不可能全部转化为内能 C.第二类永动机虽然不违反能量守恒定律,但它是制造不出来的D.在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能 4.下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) A.大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一

段时间大米、小米不会自动分开 B.将一滴红墨水滴入一杯清水中,会均匀扩散到整杯水中,经过一段时间,墨水和清水不会自动分开 C.冬季的夜晚,放在室外的物体随气温的降低,不会由内能自发地转化为机械能而动起来 D.随着节能减排措施的不断完善,最终也不会使汽车热机的效率达到100% 5.(·课标全国理综)关于热力学定律,下列说法正确的是( ) A.为了增加物体的内能,必须对物体做功或向它传递热量 B.对某物体做功,必定会使该物体的内能增加 C.可以从单一热源吸收热量,使之完全变为功 D.不可能使热量从低温物体传向高温物体 E.功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 6. 用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是( ) A.这一实验过程不违反热力学第二定律 B.在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温 C.在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能 D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能

第一章热力学第一定律练习题(包括答案)备课讲稿

第一章热力学第一定律练习题(包括答案)

1.如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极, 以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是: (A) 绝热箱中所有物质;(B) 两个铜电极; (C) 蓄电池和铜电极;(D) CuSO4水溶液。 2.体系的下列各组物理量中都是状态函数的是: (A) T,p,V,Q ; (B) P,V m,C p,W; (C) T,p,V,H; (D) T,p,U,W。 3.x为状态函数,下列表述中不正确的是: (A) d x为全微分;(B) 当状态确定,x的值确定; (C) ?x= ∫d x的积分与路经无关,只与始终态有关; (D) 当体系状态变化,x值一定变化。 4.对于内能是体系状态的单值函数概念,错误理解是: (A) 体系处于一定的状态,具有一定的内能; (B) 对应于某一状态,内能只能有一数值不能有两个以上的数值; (C) 状态发生变化,内能也一定跟着变化; (D) 对应于一个内能值,可以有多个状态。 5.理想气体向真空膨胀,当一部分气体进入真空容器后,余下的气体继续膨胀所做的体积功: (A) W> 0 ; (B) W = 0 ; (C) W < 0 ; (D) 无法计算。 6.在一个绝热钢瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么: (A) Q > 0,W > 0,?U > 0 ;(B) Q = 0,W = 0,?U < 0 ; (C) Q = 0,W = 0,?U = 0 ;(D) Q < 0,W > 0,?U < 0 。 7.对于封闭体系来说,当过程的始态与终态确定后,下列各项中哪一个无确定值: (A) Q; (B) Q + W ; (C) W (当Q = 0 时) ; (D) Q (当W = 0 时) 。 8.下述说法中,哪一种不正确: (A) 焓是体系能与环境进行交换的能量; (B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量; (C) 焓是体系状态函数; (D) 焓只有在某些特定条件下,才与体系吸热相等。 9.在等压下,进行一个反应A + B→C,若已知热效应?r H m > 0,则该反应一定是: (A) 吸热反应;(B) 放热反应; (C) 温度升高;(D) 无法确定。 10.一定量的单原子理想气体,从 A 态变化到 B 态,变化过程不知道,但若 A 态 与 B 态两点的压强、体积和温度都已确定,那就可以求出: (A) 气体膨胀所做的功; (B) 气体内能的变化; (C) 气体分子的质量;(D) 热容的大小。 11.某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种,在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K,则容器中的气体是: (A) O2 ;(B) CO2 ;(C) NH3 ;(D)Ar。 12.下述说法中,哪一种正确: (A) 热容C不是状态函数;(B) 热容C与途径无关; (C) 恒压热容C p不是状态函数;(D) 恒容热容C V不是状态函数。 13.热力学第一定律仅适用于什么途径: (A) 封闭体系的任何途径; (B)封闭体系的可逆途径; (C) 封闭体系的不可逆途径;(D) 任何体系的任何途径。 14.如图所示,Q A→B→C =a (J)、W A→B→C = b (J)、Q C→A = c (J) ,那么W A→C等于多少: (A) a- b + c ;(B) -(a + b + c) ; (C) a + b - c ; (D) a+ b + c 。 15.如图所示,理想气体由状态1变化到状态2,则该过程的: (A) T2 < T1,W < 0,Q < 0 ; (B) T2 > T1,W < 0,Q > 0 ; (C) T2 < T1,W > 0,Q < 0 ; (D) T2 > T1,W > 0,Q > 0 。 16.非理想气体的节流膨胀过程中,下列哪一种描述是正确的: (A) Q = 0,?H = 0,?p < 0 ;(B) Q = 0,?H < 0,?p < 0 ; (C) Q > 0,?H = 0,?p < 0 ;(D) Q < 0,?H = 0,?p < 0 。 17.一种实际气体,其状态为pV m = RT + αp(α < 0),该气体经节流膨胀后:

第二章热力学第一定律练习题及解答

第二章热力学第一定律 一、思考题 1.判断下列说法是否正确,并简述判断的依据 (1)状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了。 答:是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后,状态函数一定都改变。 答:是错的。因为只要有一个状态函数变了,状态也就变了,但并不是所有的状态函数都得 变。 (3)因为△ U=Q V,△ H=Q,所以Q V,Q p是特定条件下的状态函数?这种说法对吗?答:是错的。AU,JH本身不是状态函数,仅是状态函数的变量,只有在特定条件下与Q V,Q p 的数值相等,所以Q V,Q p不是状态函数。 (4)根据热力学第一定律,因为能量不会无中生有,所以一个系统如要对外做功,必须从外界吸收热量。 答:是错的。根据热力学第一定律A U =Q +W,它不仅说明热力学能(△□、热(Q)和 功(W、之间可以转化,有表述了它们转化是的定量关系,即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热,也可转化为热力学能系。 (5、在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,是液体的温度上升,这时△ H=q=O 答:是错的。这虽然是一个等压过程,而此过程存在机械功,即W f MQ所以△ H MQ。 (6、某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q i,焓变为AH。如将化学反应安排成反应相 同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态形同,这时热效应为Q2,焓变为AH, 则AH|= AH2° 答:是对的。Q是非状态函数,由于经过的途径不同,则Q值不同,焓(H、是状态函数, 只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两焓变值:Hi和?汨2相等。 2.回答下列问题,并说明原因 (1、可逆热机的效率最高,在其它条件相同的前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火车的速度加快? 答?不能。热机效率W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。 Q h

热力学第二定律习题

热力学第二定律习题 选择题 .ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程(B) 等温等压且非体积功为零的过程(C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程答案:A .在一定温度下,发生变化的孤立体系,其总熵 (A)不变(B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大 答案:D。因孤立系发生的变化必为自发过程,根据熵增原理其熵必增加。 .对任一过程,与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化(B) 体系对外作的功(C) 体系得到的功(D) 体系吸收的热 答案:A。只有内能为状态函数与途径无关,仅取决于始态和终态。 .氮气进行绝热可逆膨胀 ΔU=0(B) ΔS=0(C) ΔA=0(D) ΔG=0 答案:B。绝热系统的可逆过程熵变为零。

.关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A)ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。 答案:A。因只有在恒温恒压过程中ΔG≤W'才成立。 .关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A)热不能自动从低温流向高温 (B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化 (C)第二类永动机是造不成的 (D热不可能全部转化为功 答案:D。正确的说法应该是,热不可能全部转化为功而不引起其它变化 .关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积 (D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体

第二章热力学第一定律练习题及答案

第一章热力学第一定律练习题 一、判断题(说法对否): 1.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生 变化时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2.在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统,该系统的状态 完全确定。 3.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完 全确定。 4.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。 5.从同一始态经不同的过程到达同一终态,则Q和W的值一般不同,Q + W 的值一般也不相同。 6.因Q P= ΔH,Q V= ΔU,所以Q P与Q V都是状态函数。 7.体积是广度性质的状态函数;在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中,当温度、压力一定时;系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。8.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9.在101.325kPa下,1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU = 0。 10.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程是可逆过程。 11.1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH= ∑C P,m d T。12.因焓是温度、压力的函数,即H = f(T,p),所以在恒温、恒压下发生相变时,由于d T = 0,d p = 0,故可得ΔH = 0。 13.因Q p = ΔH,Q V = ΔU,所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。14.卡诺循环是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了,环境也会复原。 15.若一个过程中每一步都无限接近平衡态,则此过程一定是可逆过程。16.(?U/?V)T = 0 的气体一定是理想气体。 17.一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环= 100kPa) 绝热膨胀达平衡,则末态温度不变。 18.当系统向环境传热(Q < 0)时,系统的热力学能一定减少。

第 二 章 热力学第一定律练习题及解答

第 二 章 热力学第一定律 一、思考题 1. 判断下列说法是否正确,并简述判断的依据 (1)状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了。 答:是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后,状态函数一定都改变。 答:是错的。因为只要有一个状态函数变了,状态也就变了,但并不是所有的状态函数都得变。 (3)因为ΔU=Q V ,ΔH=Q p ,所以Q V ,Q p 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗? 答:是错的。?U ,?H 本身不是状态函数,仅是状态函数的变量,只有在特定条件下与Q V ,Q p 的数值相等,所以Q V ,Q p 不是状态函数。 (4)根据热力学第一定律,因为能量不会无中生有,所以一个系统如要对外做功,必须从外界吸收热量。 答:是错的。根据热力学第一定律U Q W ?=+,它不仅说明热力学能(ΔU )、热(Q )和功(W )之间可以转化,有表述了它们转化是的定量关系,即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热,也可转化为热力学能系。 (5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,是液体的温度上升,这时ΔH=Q p =0 答:是错的。这虽然是一个等压过程,而此过程存在机械功,即W f ≠0,所以ΔH≠Q p 。 (6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q 1,焓变为ΔH 1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态形同,这时热效应为Q 2,焓变为ΔH 2,则ΔH 1=ΔH 2。 答:是对的。Q 是非状态函数,由于经过的途径不同,则Q 值不同,焓(H )是状态函数,只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两焓变值?H 1和?H 2相等。 2 . 回答下列问题,并说明原因 (1)可逆热机的效率最高,在其它条件相同的前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火车的速度加快? 答?不能。热机效率h Q W -=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。

1热力学基础练习题与答案

第一次 热力学基础练习与答案 班 级 ___________________ 姓 名 ___________________ 班内序号 ___________________ 一、选择题 1. 如图所示,一定量理想气体从体积V 1,膨胀到体积V 2分别经历的过程 是:A →B 等压过程,A →C 等温过程;A →D 绝热过程,其中吸热量最 多的过程 [ ] (A) 是A →B. (B) 是A →C. (C) 是A →D. (D) 既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。 2. 有两个相同的容器,容积固定不变,一个盛有氨气,另一个盛有氢气(看 成刚性分子的理想气体),它们的压强和温度都相等,现将5J 的热量传给氢 气,使氢气温度升高,如果使氨气也升高同样的温度,则应向氨气传递热量 是: [ ] (A) 6 J. (B) 5 J. (C) 3 J. (D) 2 J. 3.一定量的某种理想气体起始温度为T ,体积为V ,该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V ,(2)等体变化使温度恢复为T ,(3) 等温压缩到原来体积V ,则此整个循环过程中 [ ] (A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功 (C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 4. 一定量理想气体经历的循环过程用V -T 曲线表示如图.在此循 环过程中,气体从外界吸热的过程是 [ ] (A) A →B . (B) B →C . (C) C → A . (D) B → C 和B →C . 5. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n 倍,则理想气体在 一次卡诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的 [ ] (A) n 倍. (B) n -1倍. (C) n 1倍. (D) n n 1 倍. 6.如图,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态 B (p A = p B ),则无论经过的是什么过程,系统必然 [ ] (A) 对外作正功. (B) 内能增加. (C) 从外界吸热. (D) 向外界放热. V V

热力学第一定律练习题1

二、填空题 1. 封闭系统由某一始态出发,经历一循环过程,此过程的_____U ?=;_____H ?=;Q 与W 的关系是______________________,但Q 与W 的数值________________________,因为_________________________。 2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。 3. 系统的宏观性质可分为___________________________________,凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。 4. 在300K 的常压下,2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。 5. 某化学反应:A(l) + (g) → C(g)在500K 恒容条件下进行,反应进度为1mol 时放热10kJ ,若反应在同样温度恒容条件下进行,反应进度为1mol 时放热_____________________。 6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν?=kJ·mol -1,1mol 水蒸气在100℃、条件下凝结为液体水,此过程的_______Q =;_____W =;_____U ?=;_____H ?=。 7. 一定量单原子理想气体经历某过程的()20pV ?=kJ ,则此过程的_____U ?=;_____H ?=。 8. 一定量理想气体,恒压下体积工随温度的变化率____________e p W T δ? ? = ????。 9. 封闭系统过程的H U ?=?的条件:(1) 对于理想气体单纯pVT 变化过程,其条件是_____________________;(2)对于有理想气体参加的化学反应,其条件是______________________________________。 10. 压力恒定为100kPa 下的一定量单原子理想气体,其_____________p H V ???= ? ???kPa 。 11. 体积恒定为2dm 3的一定量双原子理想气体,其_______________V U p ???= ????m 3。 12. 化学反应的标准摩尔反应焓随温度的变化率θ r m d _______d H T ?=;在一定的温度范围内标准摩尔反应焓与温 度无关的条件是__________________。 13. 系统内部及系统与环境之间,在____________________________________过程中,称为可逆过程。 14. 在一个体积恒定为2m 3,'0W =的绝热反应器中, 发生某化学反应使系统温度升高1200℃,压力增加300kPa ,此过程的_____U ?=;_____H ?=。 15. 在一定温度下,c f m m H H θ θ?=?石墨 ______________;2,()c m H g f m H H θθ ?=?_____________。 16. 在25℃时乙烷C 2H 6(g)的c m c m H U θθ ?-?=______________________。

热力学第二定律习题详解

习题十一 一、选择题 1.你认为以下哪个循环过程是不可能实现的 [ ] (A )由绝热线、等温线、等压线组成的循环; (B )由绝热线、等温线、等容线组成的循环; (C )由等容线、等压线、绝热线组成的循环; (D )由两条绝热线和一条等温线组成的循环。 答案:D 解:由热力学第二定律可知,单一热源的热机是不可能实现的,故本题答案为D 。 2.甲说:由热力学第一定律可证明,任何热机的效率不能等于1。乙说:热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说:由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于2 1 1T T -。丁说:由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机的效率等于2 1 1T T - 。对于以上叙述,有以下几种评述,那种评述是对的 [ ] (A )甲、乙、丙、丁全对; (B )甲、乙、丙、丁全错; (C )甲、乙、丁对,丙错; (D )乙、丁对,甲、丙错。 答案:D 解:效率等于100%的热机并不违反热力学第一定律,由此可以判断A 、C 选择错误。乙的说法是对的,这样就否定了B 。丁的说法也是对的,由效率定义式2 1 1Q Q η=-,由于在可逆卡诺循环中有2211Q T Q T =,所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于21 1T T -。故本题答案为D 。 3.一定量理想气体向真空做绝热自由膨胀,体积由1V 增至2V ,此过程中气体的 [ ] (A )内能不变,熵增加; (B )内能不变,熵减少; (C )内能不变,熵不变; (D )内能增加,熵增加。 答案:A 解:绝热自由膨胀过程,做功为零,根据热力学第一定律2 1V V Q U pdV =?+?,系统 内能不变;但这是不可逆过程,所以熵增加,答案A 正确。 4.在功与热的转变过程中,下面的那些叙述是正确的[ ]

热力学第二定律习题

第二章热力学第二定律(09级习题) 一、单选题 1、下列关于卡诺循环的描述中,正确的是() A.卡诺循环完成后,体系复原,环境不能复原,是不可逆循环 B.卡诺循环完成后,体系复原,环境不能复原,是可逆循环 C.卡诺循环完成后,体系复原,环境也复原,是不可逆循环 D.卡诺循环完成后,体系复原,环境也复原,是可逆循环 2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机,其效率约为() A.83% B.25% C.100% D.20% 3、对于理想气体的等温压缩过程,(1)Q=W、(2)ΔU=ΔH、(3)ΔS=0、(4)ΔS<0、(5)ΔS>0上述五个关系式 中,不正确的是() A.(1) (2) B.(2) (4) C.(1) (4) D.(3) (5) 4、设ΔS1与ΔS2分别表示为n molO2(视为理气),经等压与等容过程,温度从T升至2T时的熵变,则ΔS1/ΔS2 等于() A.5/3 B.5/7 C.7/5 D.3/5 5、不可逆循环过程中,体系的熵变值() A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.不能确定 6、对理想气体的自由膨胀过程,(1)Q=ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS=0、(4)ΔS>0。上述四个关系中,正确的是 () A.(2) (3) B.(1) (3) C.(1) (4) D.(2) (4) 7、1mol理想气体从300K,1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa,则该过程() A.ΔS>0、ΔG>ΔA B.ΔS<0、ΔG<ΔA C.ΔS=0、ΔG=ΔA D.ΔA<0、ΔG=ΔA 8、孤立体系发生一自发过程,则() A.ΔA>0 B.ΔA=0 C.ΔA<0 D.ΔA的符号不能确定 9、下列过程中ΔG=0的过程是( ) A.绝热可逆且W'=0的过程 B.等温等容且W'=0的可逆过程 C.等温等压且W'=0的可逆过程 D.等温且W'=0的可逆过程 10、-ΔG (T,p) > -W'的过程是( )

热力学第二定律习题

热力学第二定律习题 一、热力学第二定律1.热传导的方向性①热量可以自发地从高温物体传递给低温物体.②热量从低温物体传递给高温物体,必须借助外界的帮助.2.机械能内能转化方向性①热机定义:把内能转化为机械能的机器.能量:Q1=W+Q2 效率:η100% ②机械能可以自发地全部转化为内能,而内能全部转化为机械能必须受外界影响或引起外界变化.3.第二类永动机不可制成①定义:从单一热源吸收的热量,可以全部用来做功,而不引起其他变化的机器.即:效率η=100%的机器.②原因:违背了热力学第二定律,但没有违背能量守恒定律4.热力学第二定律①两种表述:Ⅰ.不可能使热量从低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化.Ⅱ.不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功,而不引起其他变化.②实质:自然界中涉及到的热现象的宏观过程都具有方向性.③热力学第二定律是独立于第一定律的.5.能量耗散①定义:无法重新收集和利用的能量,这种现象为能量耗散.②反映了热现象宏观过程的方向性.二、有序、无序和熵1.能量的耗散与退化(1)能量耗散:流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性.2﹑绝对零度不可能达到宇宙中存在着温度的下限—273.15℃,以这个下限为起点的温度叫做绝对温度,用T 表示,单位是开尔文,符号是K.绝对温度T和摄氏温度t之间的换

算关系是T=t+273.15K,热力学零度不可达到.这个结论称为热力学第三定律.3.熵增加原理(1)原理:热力学第二定律有许多表述形式,因此可以将它表述为任何孤立的系统,它的总熵永远不会减少.即自然界的一切自发过程,总是朝着熵增加的方向进行的,这个就是熵增加原理.(2)孤立系统:与外界没有物质交换.热交换,与外界也没有力的相互作用、电磁作用的系统.即强调了自发性.熵:表示孤立系统内能量的耗散和退化程度.一个系统的熵越大,就越接近平衡状态,就越不易转化.4.有序向无序的转化系统自发的过程总是从有序到无序的.熵是表征系统的无序程度的物理量,熵越大,系统的无序程度越高.第二步:【例题考点】【例题1】(2019房山区)下列热现象说法正确的是()A.物体的温度越高,说明物体分子的平均动能越大B.波涛汹涌的海水上下翻腾,说明水分子热运动剧烈C.水凝结成冰,说明水分子的热运动已停止D.空调制冷时,将热量从低温室内传到高温室外,说明热传递是随意的,不具有方向性【解析】A、温度是物体平均动能的标志,物体的温度越高,说明物体分子的平均动能越大,故A 正确。B、波涛汹涌的海水上下翻腾是宏观物体的运动,水分子热运动是微观粒子的运动,两者并不相同,故B错误。C、分子做永不停息的热运动,即使水凝结成冰,水分子的热运动也不会停止,故C错误。D、空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作,而不是热量自发地从低温物体传到高温物体,不能说明不存在方向性,故D 错误。【答案】A 【例题2】(2019唐山)下列说法正确的是()

热力学第二定律练习题与答案

热力学第二定律练习题 、是非题,下列各题的叙述是否正确,对的画 A 错的画X 1、热力学第二定律的克劳修斯说法是:热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( ) 2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 dG= — SdT + Vdp + 开系统。 ( ) 3、热力学第三定律的普朗克说法是:纯物质完美晶体在 4、 隔离系统的熵是守恒的。() 5、 一定量理想气体的熵只是温度的函数。 () 6、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。 () 7、 定温定压且无非体积功条件下,一切吸热且熵减少的反应,均不能自发发生。 ( ) 8、 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态 2,非体积功 W ' <0且有W'>G 和G <0,则此状态变化 一定能发生。( ) 9、 绝热不可逆膨胀过程中 S >0 ,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中 S <0。() 10、 克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。 ( ) 11、 如果一个化学反应的 r H 不随温度变化,则其 r S 也不随温度变化, ( ) 12、在多相系统中于一定的 T , p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。 ( ) 、选择题 1、对于只做膨胀功的封闭系统的 (A/ T )V 值是: 2、从热力学四个基本过程可导出 热自由膨胀使体积增加 1倍;(4)经绝热可逆膨胀使体积增加 1倍。在下列结论中何者正确?( dn B ,既适用于封闭系统也适用于敞 0 K 时的熵值为零。() 13、在 10C, 101.325 kPa 下过冷的 H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程, 故此过程的熵变大于零。 14、理想气体的熵变公式 只适用于可逆过程。 () 15、系统经绝热不可逆循环过程中 S= 0 ,。( ) (1)大于零 (2)小于零 (3)等于零 (4) 不确定 (2) 土 ⑶认 3、1mol 理想气体(1)经定温自由膨胀使体积增加 倍;(2)经定温可逆膨胀使体积增加 1倍; (3) 经绝

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 ?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V 1 膨胀到V 2 ,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 - pd V,因而可得dS = 0,为恒熵过程。 : 题 二、单选 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 状态; 环必为可逆过程或处于平衡 (B) dS >δQ/T ; 环必为不可逆过程 (C) dS >δQ/T 过程; 环必为自发 (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 ?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 , 热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 吸多少? (A) 5000 J ;(B) 500 J ;(C) 50J ;(D) 100 J 。 6.1mol 双原子理想气体的( ?H/ ?T)v 是: (A) 1.5 R ;(B) 2.5 R ;(C) 3.5 R ;(D) 2 R 。

《热力学第一定律》练习题1Word版

二、填空题 1. 封闭系统由某一始态出发,经历一循环过程,此过程的_____U ?=;_____H ?=;Q 与W 的关系是______________________,但Q 与W 的数值________________________,因为_________________________。 2. 状态函数在数学上的主要特征是________________________________。 3. 系统的宏观性质可分为___________________________________,凡与系统物质的量成正比的物理量均称为___________________________。 4. 在300K 的常压下,2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功_________e W =。 5. 某化学反应:A(l) + 0.5B(g) → C(g)在500K 恒容条件下进行,反应进度为1mol 时放热10kJ ,若反应在同样温度恒容条件下进行,反应进度为1mol 时放热_____________________。 6. 已知水在100℃的摩尔蒸发焓40.668ap m H ν?=kJ·mol -1 ,1mol 水蒸气在100℃、101.325kPa 条件下凝结为液体水,此过程的_______Q =;_____W =;_____U ?=;_____H ?=。 7. 一定量单原子理想气体经历某过程的()20pV ?=kJ ,则此过程的_____U ?=;_____H ?=。 8. 一定量理想气体,恒压下体积工随温度的变化率____________e p W T δ? ? = ????。 9. 封闭系统过程的H U ?=?的条件:(1) 对于理想气体单纯pVT 变化过程,其条件是_____________________;(2)对于有理想气体参加的化学反应,其条件是______________________________________。 10. 压力恒定为100kPa 下的一定量单原子理想气体,其_____________p H V ???= ? ???kPa 。 11. 体积恒定为2dm 3 的一定量双原子理想气体,其_______________V U p ???= ????m 3 。 12. 化学反应的标准摩尔反应焓随温度的变化率θ r m d _______d H T ?=; 在一定的温度范围内标准摩尔反应焓与温度无关的条件是__________________。 13. 系统内部及系统与环境之间,在____________________________________过程中,称为可逆过程。 14. 在一个体积恒定为2m 3 ,'0W =的绝热反应器中, 发生某化学反应使系统温度升高1200℃,压力增加300kPa ,此过程的_____U ?=;_____H ?=。 15. 在一定温度下,c f m m H H θ θ?=?石墨 ______________;2,()c m H g f m H H θθ ?=?_____________。

第三章 热力学第二定律(总复习题含答案)

第三章热力学第二定律 一、选择题 1、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 2、工作在393K和293K的两个大热源间的 卡诺热机,其效率约为() (A) 83%(B) 25%(C) 100%(D) 20% 3、不可逆循环过程中,体系的熵变值()(A) 大于零(B) 小于零(C)等于零(D)不能确 4、将1 mol 甲苯在101.325 kPa,110 ℃(正常沸点)下与110 ℃的热源接触,使它向真空容器中汽化,完全变成101.325 kPa 下的蒸气。该过程的:() (A) Δvap S m= 0 (B) Δvap G m= 0 (C) Δvap H m= 0 (D) Δvap U m= 0 5、1mol理想气体从300K,1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa,则该过程() (A)ΔS>0、ΔG>ΔA (B)ΔS<0、ΔG<ΔA(C)ΔS=0、ΔG=ΔA (D)ΔA<0、ΔG=ΔA 6、对理想气体自由膨胀的绝热过程,下列关系中正确的是( )(A)ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0(B)ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0 (C)ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0 (D)ΔT=0、ΔU=0、ΔS>0 7、理想气体在等温可逆膨胀过程中( )(A)内能增加(B)熵不变(C)熵增加(D)内能减少8、根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大?()(A) 水蒸气冷却成水(B) 石灰石分解生成石灰(C) 乙烯聚合成聚乙烯(D) 理想气体绝热可逆膨胀 9、热力学第三定律可以表示为:() (A) 在0 K时,任何晶体的熵等于零(B) 在0 K时,任何完整晶体的熵等于零 (C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零(D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零 10、下列说法中错误的是( ) (A)孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行 (B)体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变 (C)不可逆过程的热温商之和小于熵变 (D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商 11、两个体积相同,温度相等的球形容器中,装有同一种气体,当连接两容器的活塞打开时,熵变为( )(A)ΔS=0 (B)ΔS>0 (C)ΔS<0 (D)无法判断 12、下列过程中系统的熵减少的是( ) (A)在900O C时CaCO3(s)→CaO(S)+CO2(g) (B)在0O C、常压下水结成冰 (C)理想气体的恒温膨胀(D)水在其正常沸点气化 13、水蒸汽在373K,101.3kPa下冷凝成水,则该过程( ) (A)ΔS=0 (B)ΔA=0 (C)ΔH=0 (D)ΔG=0 14、1mol单原子理想气体在TK时经一等温可逆膨胀过程,则对于体系( ) (A)ΔS=0、ΔH=0 (B)ΔS>0、ΔH=0 (C)ΔS<0、ΔH>0 (D)ΔS>0、ΔH>0 15、300K时5mol的理想气体由10dm3等温可逆膨胀到100dm3,则此过程的( ) (A)ΔS<0;ΔU=0 (B)ΔS<0;ΔU<0 (C)ΔS>0;ΔU>0 (D)ΔS>0;ΔU=0 16、某过冷液体凝结成同温度的固体,则该过程中( ) (A)ΔS(环)<0 (B)ΔS(系)> 0 (C)[ΔS(系)+ΔS(环)]<0 (D)[ΔS(系)+ΔS(环)]>0 17、100℃,1.013×105Pa下的1molH2O(l)与100℃的大热源相接触,使其向真空器皿中蒸发成100℃,1.013×105Pa的H2O(g),判断该过程的方向可用( ) (A)ΔG (B)ΔS(系) (C)ΔS(总) (D)ΔA 18、下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式? (A) (?T/?V)s=(?T/?V)p (B)(?T/?V)s=(?T/?V)p (C) (?T/?V)T=(?T/?V)v (D) (?T/?V)T= -(?T/?V)p 19、25℃时,1 mol 理想气体等温膨胀,压力从10 个标准压力变到1个标准压力,体系吉布斯自由能变化多少?() (A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 KJ

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