热力学第二定律3

热力学第二定律

一．选择题

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Δ

S1/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Wf＝0的过程

B.等温等容且Wf＝0的可逆过程

C.等温等压且Wf＝0的可逆过程

D.等温且Wf＝0的可逆过程

11、373K，101.3kPa的水向真空膨胀变为373K，101.3kPa的水蒸气，则( )

A.ΔS＝0

B.ΔU＝0

C.ΔH＝0

D.ΔG＝0

12、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

13、在298K时，已知气相反应 2CO2＝2CO+O2的Δr G m?＝514.2kJ，则此反应的Δr A m?与

Δr G m?的关系是( )

A.Δr A m?＝Δr G m?

B.Δr A m?＜Δr G m?

C.Δr A m?＞Δr G m?

D.无法比较

14、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

15、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

16、2mol双原子理想气体在TK时经一等温压缩过程，则对于体系( )

A.ΔS＝0、ΔG>0

B.ΔS<0、ΔG<0

C.ΔS<0、ΔG>0

D.ΔS>0、ΔG＝0

17、1mol 10kPa 323K某单原子理想气体反抗20kPa，冷却压缩至温度为283K，则( )

A.ΔS＝0、ΔH＝0

B.ΔS>0、ΔH<0

C.ΔS<0、ΔH<0

D.ΔS>0、ΔU>0

18、在298K，1×105Pa下，进行如下化学反应CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)(CO2视为理想气体)，其Δr G m与Δ

r A m之差为( )

A.R

B.RT

C.1/2 R

D.3/2 RT

19、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

20、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

21、在－10℃和101325Pa下，1mol过冷水结成冰，则( )

A.ΔS(系)>0、ΔS(环)>0、ΔS(总)>0

B.ΔS(系)<0、ΔS(环)<0、ΔS(总)<0

C.ΔS(系)<0、ΔS(环)>0、ΔS(总)<0

D.ΔS(系)<0、ΔS(环)>0、ΔS(总)>0

22、使一过程的ΔU＝0应满足的条件是( )

A.绝热过程

B.可逆绝热过程

C.等容绝热过程

D.等容绝热且不做非体积功的可逆过程

23、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

24、使一过程的ΔS＝0应满足的条件是( )

A.绝热过程

B.可逆绝热过程

C.等容绝热过程

D.等压绝热过程

25、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则( )

A.ΔG＝ΔA

B.ΔG>ΔA

C.ΔG与ΔA无法比较

D.ΔG<ΔA

26、使一过程的ΔA＝0应满足的条件是( )

A.等温等容且只做膨胀功的可逆过程

B.等温等压只做膨胀功的可逆过程

C.等容绝热且只做膨胀功的过程

D.可逆绝热过程

27、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

28、对于纯物质在1.013×105Pa和凝固点以上温度时，其固体和液体的摩尔熵、摩尔焓和摩尔自由能的

关系是( )

A.H m(s)>H m (l)、S m(s)>S m(l)、G m(s)>G m(l)

B.H m(s)G m(l)

C.H m(s)>H m (l)、S m(s)

D.H m(s)

29、将一小块冰投入大量水中(水温比0℃只高出一个极微小量)，于是冰逐渐熔化，则

( )

A.ΔS(冰)>0、ΔS(水)>0、ΔS(总)>0

B.ΔS(冰)>0、ΔS(水)<0、ΔS(总)>0

C.ΔS(冰)<0、ΔS(水)<0、ΔS(总)<0

D.ΔS(冰)<0、ΔS(水)>0、ΔS(总)＝0

30、理想气体在可逆绝热膨胀过程中( )

A.熵不变

B.温度不变

C.内能不变

D.熵增大

31、1mol某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程( )

A.ΔS＝0

B.ΔH＝0

C.ΔA＝0

D.ΔG＝0

32、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

33、CH4(g)由T1、p1绝热可逆膨胀到T2、p2，则( )

A.ΔH＝0

B.ΔG＝0

C.ΔS＝0

D.ΔU＝0

34、下列对热力学第三定律的表述中，哪种是错误的( )

A.在0K时，任何纯物质的排列整齐的完美晶体，其熵值为零

B.在0K时，任何纯物质的完美晶体其熵值为零

C.不能用有限的手续使一个物体冷却到绝对零度

D.在0K时，任何晶体的熵等于零

35、在一定温度和压强下，有如下四个反应：

(1)CaCO3(s)＝ CaO(s)+CO2(g)；ΔS(1)

(2)乙烯聚合成聚乙烯；ΔS(2)

(3)H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g)；ΔS(3)

(4)Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；ΔS(4)

其中正确的熵变符号是( )

A.ΔS(1)>0、ΔS(2)>0

B.ΔS(2)<0、ΔS(3)>0

C.ΔS(3)<0、ΔS(4)>0

D.ΔS(1)<0、ΔS(4)<0

36、下列p－V图中，哪个能表示如下循环的示意图。Ⅰ等温膨胀；Ⅱ等容降温；Ⅲ等温压缩；Ⅳ等容升

温( )

37、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

38、下列过程中当温度升高时△G增加的是( )

A.MgCO3(S)→MgO(S)+CO2(g)

B.NH3(g)+HCl(g)→NH4Cl(s)

C.NaOH(S)溶于水

D.N 2（g ）与O 2（g ）的混合

39、对不做非体积功的封闭系统，其T

P G ???????的值为( )

A.等于零

B.大于零

C.小于零

D.无法确定

二．填空题

1、可逆循环的热温商之和等于 ，在工作于温度为T 1与T 2两热源间的所有热机中，只有 热机的效率最高，它的效率值可达η= 。

2、历史上曾提出过两类永动机。第一类永动机指的是 就能做功的机器。因为它违反了 定

律，所在造不出来。第二类永动机指的是 ，它并不违反 定律，但它违反了 定律，故也是造不出来的。

3、熵是系统的状态函数，按性质的分类，熵属于 性质。在隔离系统中，一切可能发生的宏观过程都是 过程，均向着系统的熵值 的方向进行。直至平衡时，熵值达到此条件下的 为止。在隔离系统中绝不会发生熵值 的过程。

4、从熵的物理意义上看，它是量度系统 的函数。当物质由它的固态变到液态，再变到气态时，它的熵值应是 的。而当温度降低时，物质的熵值应是 的。热力学第三定律的内容是 。

5、下列各公式的适用条件分别是：对亥氏函数判据公式△A ≤0，是 。对吉氏函数判据公式△G ≤0，是 。对热力学基本方程式，如dG=-SdT+Vdp 等，是 。

6、热力学第一定律△U=Q+W 的适用条件是 ；热力学第二定律△S ≥0作判据时的适用条件是 ；热力学第三定律S （0K ）=0的适用条件是 。

7、理想气体的恒温过程为恒 的过程；所有气体的节流膨胀为恒 过程；所有系统的可逆绝热过程为恒 ；所有恒温恒压下的可逆相变过程为恒 的过程。

8、理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到相同的终态压力，则终态的温度T 可逆 T 不可逆，终态的体积V 可逆 V 不可逆（填入>、<或=）。

9、对于U 、H 、S 、F 和G 等热力学量，

（1）在绝热定容反应器中反应，过程中不变的量是 。

（2）在373K 和101325Pa 下，液体水气化过程中不变的量是 。

（3）气体绝热可逆膨胀过程中不变的量是 。

（4）理想气体节流膨胀过程中不变的量是 。

10、理想气体等温向真空膨胀，体积由V 1变到V 2，其△U ，△S 。

11、实际气体绝热自由膨胀，其△U 0，△S 0。

12、在 、 、 的条件下，系统的自发变化总是朝着吉布期函数 的方向

进行的，直到系统达到平衡。

13、在 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值 系统吸收的热量。

14、隔离系统中进行的可逆过程△S ，进行的不可逆过程△S 。

15、纯物质完美晶体 时的熵值为零。

16、由标准状态下元素的 的完全反应成1mol 纯物质的焓变叫做该物质的 。

17、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行系统温度由T 1升高到T 2，则此过程的焓变

零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。

18、写出由热力学基本方程导出的重要公式： ???????= ?

??????=H G V

19、实际气体的0P T H

< ???????=μ，经节流膨胀后该气体的温度将 。 20、公式Q P =△H 的适用条件为 。

21、判据△G ≤0的适用条件是 。

三．简答题

1、什么是自发过程？实际过程一定是自发过程吗？

2、263K 的过冷水结成263K 的冰，ΔS<0，与熵增加原理相矛盾吗？为什么？

3、“p θ，298K 过冷的水蒸气变成298K 的水所放出的热Qp=ΔH 值决定于初终态而与等压过程的可逆与

否无关，因而便可用该相变过程的的热Qp 根据ΔS= Qp/T （T=298K ）来计算体系的熵变”这种看法是否正确？为什么？

4、如有一化学反应其等压热效应ΔH<0，则该反应发生时一定放热，且ΔS <0，对吗？为什么？

5、根据S=kln Ω 而Ω是微粒在空间与能量分布上混乱程度的量度，试判断下述等温等压过程的ΔS 是大于零？小于零？等于零？

（1）NH4NO3（S ）溶于水

（2）Ag+（aq ）+2NH3（g ）→Ag （NH3）2

（3）2KClO3（S ）→2KCl （S ）+3O2（g ）

6、是否一切熵增过程都是自发的？

7、凡自由焓降低的过程一定是自发过程吗？

8、对于△H>0,△S>0的反应，若在常温下不能自发进行，如果改变温度能否使反应自发进行？

9、说明符合下述结果应满足的条件：

①△U=0 ②△H=0 ③△F=0 ④△G=0 ⑤△S=0

10、试问下列过程中，△U 、△H 、△S 、△A 、与△G 何者为零。

（1）理想气体的卡诺循环；

（2）实际气体的节流膨胀；

（3）理想气体向真空膨胀；

（4）液态水在100O C ，101.325kPa 下气化；

（5）H 2（g ）与O 2(g)在绝热容器中反应生成H2O ；

（6）水在0O C ，101.325kPa 下结为冰；

（7）CO 2（g ）绝热可逆膨胀。

11、判断下列各恒温恒压过程的熵值是增加还是减少。（提示：从熵的统计意义去考虑。）

（1）NaCl固体溶于水；

（2）HCl(g)溶于水生成盐酸；

（3）NH2COONH4（s）→2NH3(g)+CO2(g)

（4）水溶液中，Ag++2NH3(g)→Ag(NH3)2+

（5）PCl5(g)→PCl3(g)+Cl2(g)

（6）H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

四．证明题

五．计算题

1、300K的2mol理想气体由6.0×105Pa绝热自由膨胀到1.0×105Pa，求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，

并判断该过程的性质。

2、一绝热容器由隔板分成两部分，分别盛有温度为300K的两种气体(可视为理想气体)各2mol，抽去隔

板使两种气体混合，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判断该过程的性质。

3、1mol理想气体B，在298.15K下，由1.00dm3膨胀至10.00dm3，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。

4、27℃，1mol理想气体体积为5.00dm3，当向真空中膨胀至10.0 dm3时，求W，Q，ΔU，ΔS，ΔG，ΔH。

5、计算298K时，反应 H2(g，p?)+1/2 O2(g，p?)=H2O(l，p?) 的ΔG与ΔA的差值。

6、苯的沸点为80O C，其气化热为300J·g-1。假定苯蒸气为理想气体，则当1mol的C6H6（l，P0，80O C）蒸

发时，求其△S；△G；Q；△H；W；△U；△A。

热力学第二定律习题详解(汇编)

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？[ ] （A ）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功；

第三章 热力学第二定律

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)不能确定 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

第03章 热力学第二定律

第3章 热力学第二定律 练 习 1、发过程一定是不可逆的。而不可逆过程一定是自发的。上述说法都对吗？为什么？ 答案：（第一句对，第二句错，因为不可逆过程可以是非自发的，如自发过程的逆过程。） 2、什么是可逆过程？自然界是否存在真正意义上的可逆过程？有人说，在昼夜温差较大的我国北方冬季，白天缸里的冰融化成水，而夜里同样缸里的水又凝固成冰。因此，这是一个可逆过程。你认为这种说法对吗？为什么? 答案：（条件不同了） 3、若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它只是从海水中吸热而全部转变为功。你认为这种机器能造成吗？为什么？这种设想违反热力学第一定律吗？ 答案：（这相当于第二类永动机器，所以不能造成，但它不违反热力学第一定律) 4、一工作于两个固定温度热源间的可逆热机，当其用理想气体作工作介质时热机效率为 η 1，而用实际气体作工作介质时热机效率为 η2，则 A ．η1>η2 B ．η1<η2 C.η1=η2 D.η1≥η2 答案：（ C ） 5、同样始终态的可逆和不可逆过程，热温商值是否相等？体系熵变 ΔS 体 又如何？ 答案：（不同，但 ΔS 体 相同，因为 S 是状态函数，其改变量只与始、终态有关） 6、下列说法对吗？为什么？ (1)为了计算不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条可逆途径来计算。但绝热过程例外。 (2)绝热可逆过程 ΔS =0，因此，熵达最大值。 (3)体系经历一循环过程后，ΔS =0 ，因此，该循环一定是可逆循环。 (4)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，ΔS >0 。 (5)孤立系统达平衡态的标态是熵不再增加。 答案：〔(1) 对，(2) 不对，只有孤立体系达平衡时，熵最大，(3)不对，对任何循环过程，ΔS ＝0 不是是否可逆，(4) 应是 ΔS 总＞0，水→冰是放热，ΔS ＜0，ΔS ＞0，(5) 对〕

大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案

热力学第二定律课后习题答案 习题1 在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600 K 。求整个过程的?S 为若干？已知C V ,m ,A = 1.5 R ，C V ,m ,B = 2.5 R [题解] ?? ? ??B(g)2mol A(g)2mol ，，纯态 3001001K kPa ，（） ?→???? 混合态 ，，2mol A 2mol B 100kPa 300K 1 +==?? ? ????p T 定容（） ?→??2 混合态 ，，2mol A 2mol B 600K 2 +=??? ??T ?S = ?S 1 + ?S 2，n = 2 mol ?S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ?S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 所以?S = 6nR ln2= ( 6 ? 2 mol ? 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1 [导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。 习题2 2 mol 某理想气体，其定容摩尔热容C v ，m =1.5R ，由500 K ，405.2 kPa 的始态，依次经历下列过程： (1)恒外压202.6 kPa 下，绝热膨胀至平衡态； (2)再可逆绝热膨胀至101.3 kPa ； (3)最后定容加热至500 K 的终态。 试求整个过程的Q ，W ，?U ，?H 及?S 。 [题解] （1）Q 1 = 0，?U 1 = W 1， nC V ,m （T 2－T 1）)( 1 1 22su p nRT p nRT p --=， K 4005 4 6.2022.405)(5.1122121 1 212====-= -T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，

热力学第二定律的建立及意义

1引言 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。19蒸汽机的发明,使提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺从理论上研究了热机的效率问题. 卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。这时，有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功，这被称为第二类永动机。1850 年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。不久，1851年开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。这就是热力学第二定律的“开尔文表述”。在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。热力学第二定律的各种表述以不同的角度共同阐述了热力学第二定律的概念，完整的表达出热力学第二定律的建立条件并且引出了热力学第二定律在其他方面的于应用及意义。 2热力学第二定律的建立及意义 2.1热力学第二定律的建立 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。但是它的科学价值并不仅仅限于解决热机效率问题。热力学第二定律对涉及热现象的过程, 特别是过程进行的方向问题具有深刻的指导意义它在本质上是一条统计规律。与热力学第一定律一起, 构成了热力学的主要理论基础。 18世纪法国人巴本发明了第一部蒸汽机,后来瓦特改进的蒸汽机在19 世纪得到广泛地应用, 因此提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺(S.Carnot, 1796～ 1832) 从理论上研究了热机的效率问题。

3.热力学第二定律

第三章 热力学第二定律概念理解 一、判断题 1. 不可逆过程一定是自发过程。 2. 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。 3. 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。 4. 平衡态的熵最大。 5. 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相矛盾。 6. 吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 7．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。 8．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 9. 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。 10. 某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值。 11. 在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 12. 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。 13. 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，由方程dG=-SdT+Vdp 可得ΔG = 0。 14. 熵增加的过程一定是自发过程。 15. 自然界发生的过程一定是不可逆过程。 16. 系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。 17. 体系状态变化了，所有的状态函数都要变化。 18. 当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 19. 相变过程的熵变可由(Qtra/Ttra)计算。 20. 一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 二、选择题 21. 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ΔSsys 及环境的熵变ΔSsur 应为： (A)sys sur 0,0S S ?>?= (B)sys sur 0,0S S ??< (D)sys sur 0,0S S ? 22. 在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变： (A)大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)不能确定 23. H2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中化合生成水的过程： (A)0H ?= (B)0U ?= (C)0S ?= (D)0G ?= 24. 在大气压力和273.15K 下水凝结为冰，判断下列热力学量中哪一个一定为零： (A)U ? (B)H ? (C)S ? (D)G ? 25. 在N2和O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是： (A)0U ?= (B)0A ?= (C)0S ?= (D)0G ?=

高中物理第4章能量守恒与热力学定律3宏观过程的方向性4热力学第二定律5初识熵学业分层测评教科版3

宏观过程的方向性 热力学第二定律 初识熵 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．下列关于熵的有关说法正确的是( ) A．熵是系统内分子运动无序性的量度 B．在自然过程中熵总是增加的 C．热力学第二定律也叫做熵减小原理 D．熵值越大表示系统越无序 E．熵值越小表示系统越无序 【解析】根据熵的定义知A正确；从熵的意义上说，系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，B正确；热力学第二定律也叫熵增加原理，C错；熵越大，系统越混乱，无序程度越大，D正确，E错误． 【答案】ABD 2．下列说法正确的是( ) A．热量能自发地从高温物体传给低温物体 B．热量不能从低温物体传到高温物体 C．热传导是有方向性的 D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的 E．气体向真空中膨胀的过程是可逆的 【解析】如果是自发的过程，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，选项A、C对，B错；气体向真空中膨胀的过程是不可逆的，具有方向性，选项D对，E错． 【答案】ACD 3．以下说法正确的是( ) 【导学号：74320064】A．热传导过程是有方向性的，因此两个温度不同的物体接触时，热量一定是从高温物体传给低温物体的 B．热传导过程是不可逆的 C．两个不同的物体接触时热量会自发地从内能多的物体传向内能少的物体 D．电冰箱制冷是因为电冰箱自发地将内部热量传给外界

E．热量从低温物体传给高温物体必须借助外界的帮助 【解析】热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，热量从低温物体传递给高温物体要引起其他变化，A、B、E选项正确． 【答案】ABE 4．(2016·西安高二检测)下列说法中不正确的是( ) A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置 B．热机是将内能全部转化为机械能的装置 C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能 D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用 E．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 【解析】由于电阻的存在，电流通过电动机时一定发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；C项说法违背热力学第二定律，因此错误；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确；在电流做功的情况下，热量可以从低温物体向高温物体传递，故E正确． 【答案】ABC 5．下列说法中正确的是( ) A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 【解析】热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确． 【答案】ACE 6．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是( ) 【导学号：74320065】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

第03章 热力学第二定律

思考题 1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？ 2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出，放给高温热源吗？这是否与第二定律矛盾呢？ 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？ 4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？ *5．C p,m 是否恒大于C V ,m ？ 6．将压力为101.3kPa ，温度为268.2K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点T f 为278.7K ，如何设计可逆过程？ 7．下列过程中，Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△G 和△A 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？ （1）理想气体真空膨胀；（2）*实际气体绝热可逆膨胀；（3）水在冰点结成冰；（4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中生成水。 *8．箱子一边是1molN 2(100kPa)，另一边是2molN 2(200kPa)，298K 时抽去隔板后的熵变值如何计算？ 9．指出下列理想气体等温混合的熵变值。 （1）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,1V) （2）1molN 2(g,1V) + 1molAr(g,1V) = (1molN 2 + 1molAr)(g,1V) （3）1molN 2(g,1V) + 1molN 2(g,1V) = 2molN 2(g,2V) 10．四个热力学基本公式适用的条件是什么？是否一定要可逆过程？ 概念题 1 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 sys 及环境的熵变△S sur 因为： （A ）△S sys >0，△S sur ＝0 （B ）△S sys <0，△S sur ＝0 （C ）△S sys >0，△S sur <0 （D ）△S sys <0，△S sur >0 2 在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程度熵变： （A ）大于零 （B ）小于零 （C ）等于零 （D ）不能确定 3 H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中化合，生成水的过程： （A ）△H ＝0 （B ）△U ＝0 （C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0 4 在大气压力和273.15K 下水凝结为冰，判断下列热力学量中哪一个一定为零： （A ）△U （B ）△H （C ）△S （D ）△G 5 在N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是： （A ）△U ＝0 （B ）△A ＝0 （C ）△S ＝0 （D ）△G ＝0 6 单原子分子理想气体的 ，温度由T 1变到T 2 时，等压过程系统的熵变△S p 和等容过程系统的熵变△S V 之比是： （A ）1：1 （B ）2：1 （C ）3：5 （D ）5：3 7 水在373K ，101325 Pa 的条件下气化为同温同压的水蒸气，热力学函数变量为△U 1，△H 1，△G 1；现把 的水（温度、压力同上）放在恒温373K 的真空箱中，控制体积，使系统终态蒸气压也为101325 Pa ，这时热力学函数变量为△U 2，△H 2，△G 2。这两组热力学函数的关系为： （A ） （B ） （C ） （D ） R C m V 23,=kg 3101-?kg 310 1-?212121,,G G H H U U ?>??>??>?212121,,G G H H U U ???=?

南京大学《物理化学》练习 第二章 热力学第二定律

第二章热力学第二定律 返回上一页 1. 5 mol He(g)从273.15 K和标准压力变到298.15K和压力p=10×, 求过程的ΔS（已知 。C(V,m)=3/2 R） 。 2. 0.10 kg 28 3.2 K的水与0.20 kg 313.2 K 的水混合，求ΔS设水的平均比热为 4.184kJ/(K·kg)。 。3. 实验室中有一大恒温槽（例如是油浴）的温度为400 K，室温为300 K因恒温槽绝热不良而有4000 J的热传给空气，用计算说明这一过程是否为可逆？ 。0.2 4. 在298.15K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通开始时，一放 mol O2,压力为0.2×101.325kPa,另一放0.8 mol N2,压力为0.8×101.325 kPa，打开旋塞后，两气体互相混合计算： 。 （1）终了时瓶中的压力。 （2）混合过程中的Q，W，ΔU，ΔS，ΔG； （3）如果等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q和W。

5． （1）在298.2 K时，将1mol O2从101.325 kPa 等温可逆压缩到 6×101.325 kPa，求Q,W,ΔU m,ΔH m,ΔF m,ΔG m,ΔS m,ΔS iso （2）若自始至终用6×101.325 kPa的外压等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化值。 。β6. 在中等的压力下，气体的物态方程可以写作p V(1-βp)=nRT式中系数 与气体的本性和温度有关今若在 。273K时，将0.5 mol O2由1013.25kPa的压力减到101.325 kPa,试求ΔG已知氧的 。β=-0.00094。 7. 在298K及下，一摩尔过冷水蒸汽变为同温同压下的水，求此过程的 。298.15K时水的蒸汽压为3167Pa。 ΔG m已知 8. 将298.15K 1 mol O2从绝热可逆压缩到6×，试求Q，W，ΔU m, ΔH m, 。（298K,O2）=205.03 ΔF m, ΔG m, ΔS m和ΔS iso（C(p,m)=7/2 R）已知 J/(K·mol) 。 9. 在298.15K和时，反应H2(g)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) 的为195.8 。 J/mol若设计为电池，在电池

11 热力学第二定律习题详解电子教案

11热力学第二定律 习题详解

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2 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211T 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211T 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211Q Q η=-，由于在可逆卡诺循环中有2211 Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211T 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 [ ]

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢3 （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？[ ] （A ）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功； （B ）其他循环的热机效率不可能达到可逆卡诺机的效率，可逆卡诺机的效率最高； （C ）热量不可能从低温物体传到高温物体； （D ）绝热过程对外做正功，则系统的内能必减少。 答案：D 解：（A ）违反了开尔文表述；（B ）卡诺定理指的是“工作在相同高温热源和相同低温热源之间的一切不可逆热机，其效率都小于可逆卡诺热机的效率”，不是说可逆卡诺热机的效率高于其它一切工作情况下的热机的效率； （C ）热量不可能自动地从低温物体传到高温物体，而不是说热量不可能从低温物体传到高温物体。故答案D 正确。 5．下面的那些叙述是正确的？[ ] （A ）发生热传导的两个物体温度差值越大，就对传热越有利； （B ）任何系统的熵一定增加； （C ）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量； （D ）以上三种说法均不正确。 答案：D 解：（A ）两物体A 、B 的温度分别为A T 、B T ，且A B T T >，两物体接触后， 热量dQ 从A 传向B ，经历这个传热过程的熵变为11( )B A dS dQ T T =-，因此两

人教版3-3 第10章 4 热力学第二定律 作业

第十章 4 热力学第二定律 基础达标 1．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．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化 C．不可能使热量从低温物体传向高温物体 D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 【答案】A 解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故A正确；热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，故B错误；热量不能自发从低温物体传向高温物体，C错误；热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，但功和能是两个不同概念，功是不可能转化为能的，故D错误． 2．热力学第二定律说明了( ) A．高温物体与低温物体接触时，热量只能由高温物体传给低温物体 B．不管采用什么方法，热量都不可由低温物体传给高温物体 C．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D．能量不断地减少，不守恒 【答案】C 解析：热量可从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，如冰箱制冷，所以A、B 错；热力学第二定律并不否定能量守恒，故D错． 3．(2019南京名校模拟)下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是( ) A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了 【答案】D 解析：根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大，故A正确．某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其他物体的能量增加，故B正确．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，故C正确．石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误．本题选错误的，故选D．

《热力学第二定律》作业任务

《热力学第二定律》作业 1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 2 3 ,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。 解： 1 111 112,2121 67.86273298ln )314.825)(5(10ln )314.8)(5(ln )(ln ln 21---ΘΘ--?-=???+???=++=+=??K J K K mol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT T C p p nR S m V T T p 2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ?，H ? ，S ?，W 和Q 的值。 (1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀； (3) 对抗恒外压100kPa 。 解：(1)可逆膨胀0=?U ，0=?H kJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 3 31 112=??===-- 124.1530057.4-?=== ?K J K kJ T Q S (2) 真空膨胀 0=W ，0=?U ，0=?H ，0=Q S ?同(1)，124.15-?=?K J S

(3) 对抗恒外压100kPa 。由于始态终态同(1)一致,所以U ?，H ? ，S ?同(1)。 0=?U ，0=?H 124.15-?=?K J S kJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=?== 3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ?，H ? ，A ?，G ?，S ?，iso S ?， W 和Q 的值。 (1) 等温可逆压缩； (2) 等外压为600kPa 时的压缩。 解：(1) 等温可逆压缩0=?U ，0=?H J kPa kPa K mol K J mol p p nRT W Q 4443600100ln )298)(314.8)(1(ln 1121-=??===-- J W A 4443=-=? J A G 4443=?=? 190.142984443-?-=-== ?K J K J T Q S 190.142984443-?=== ?K J K J T Q S 环环 0=?+?=?环S S S iso (2) 等外压为600kPa 时的压缩，由于始态终态同(1)一致,所以U ?， H ? ，A ?，G ?，S ?同(1)。

热力学第二定律概念及公式总结

热力学第二定律 一、 自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程） 一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。 二、 热力学第二定律 1. 热力学的两种说法： Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化 Kelvin ：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化 2. 文字表述： 第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热，并将所吸收的热完全转化为功） 功 热 【功完全转化为热，热不完全转化为功】 （无条件，无痕迹，不引起环境的改变） 可逆性：系统和环境同时复原 3. 自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程） 特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功 三、 卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机） ηη≤ηη （不可逆热机的效率小于可逆热机） 所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关 四、 熵的概念 1. 在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：ηηηη+η ηηη=η 任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关 热温商具有状态函数的性质 ：周而复始 数值还原 从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数 2. 热温商：热量与温度的商 3. 熵：热力学状态函数 熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量 ηη ：起始的商 ηη ：终态的熵 ηη=(ηηη)η （数值上相等） 4. 熵的性质： （1）熵是状态函数，是体系自身的性质 是系统的状态函数，是容量性质 （2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和 （3）只有可逆过程的热温商之和等于熵变 （4）可逆过程热温商不是熵，只是过程中熵函数变化值的度量 （5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性 （6）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵不变 （7）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，所以在隔离系统中，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。若系统已处于平衡状态，则其中的任何过程一定是可逆的。 五、克劳修斯不等式与熵增加原理 不可逆过程中，熵的变化量大于热温商 ηηη→η?(∑ηηηηηηη)η>0 1. 某一过程发生后，体系的热温商小于过程的熵变，过程有可能进行不可逆过程 2. 某一过程发生后，热温商等于熵变，则该过程是可逆过程

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 -p d V = 0，此过程温度不变，?U= 0，代入热力学基本方程d U= T d S - p d V，因而可得d S= 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。 ，判断不正确的是： 3．对于克劳修斯不等式 dS ≥δQ/T 环 (A) dS =δQ/T 必为可逆过程或处于平衡状态； 环 必为不可逆过程； (B) dS ＞δQ/T 环 必为自发过程； (C) dS ＞δQ/T 环 (D) dS ＜δQ/T 违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。 环 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 ； /T； (C) 环境的熵变：?S = - Q 体 (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：

03章 热力学第二定律

第三章热力学第二定律 1. 5 mol He(g)从273.15 K和标准压力101.325 kPa变到298.15K和压力 p=10×101.325 kPa, 求过程的ΔS。（已知C(V,m)=3/2 R） 2. 0.10 kg 28 3.2 K的水与0.20 kg 313.2 K 的水混合，求ΔS。设水的平均比热为 4.184kJ/(K·kg)。 3. 实验室中有一大恒温槽（例如是油浴）的温度为400 K，室温为300 K。因恒温槽绝热不良而有4000 J的热传给空气，用计算说明这一过程是否为可逆？ 4. 在298.15K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通。开始时，一放0.2 mol O2,压力为0.2×101.325kPa,另一放0.8 mol N2,压力为0.8×101.325 kPa，打开旋塞后，两气体互相混合。计算： （1）终了时瓶中的压力。 （2）混合过程中的Q，W，ΔU，ΔS，ΔG； （3）如果等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q和W。 5．（1）在298.2 K时，将1mol O2从101.325 kPa 等温可逆压缩到6×101.325 kPa，求Q,W,ΔU m,ΔH m,ΔF m,ΔG m,ΔS m,ΔS iso （2）若自始至终用6×101.325 kPa的外压等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化值。 6. 在中等的压力下，气体的物态方程可以写作pV(1-βp)=nRT。式中系数β与气体的本性和温度有关。今若在273K时，将0.5 mol O2由1013.25kPa的压力减到101.325 kPa,试求ΔG。已知氧的β=-0.00094。 7. 在298K及101.325 kPa下，一摩尔过冷水蒸汽变为同温同压下的水，求此过程的ΔG m。已知298.15K时水的蒸汽压为3167Pa。 8. 将298.15K 1 mol O2从101.325 kPa绝热可逆压缩到6×101.325 kPa，试求Q，W，ΔU m, ΔH m, ΔF m, ΔG m, ΔS m和ΔS iso（C(p,m)=7/2 R）。已知 （298K,O2）=205.03 J/(K·mol) 。 9. 在298.15K和101.325 kPa时，反应H2(g)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) 的为195.8 J/mol。若设计为电池，在电池 H2（101.325 kPa）|KOH（0.1 mol/kg）|HgO(s)+Hg(l)中进行上述反应，电池的电动势为0.9265 V，试求上述反应的

大学热力学第二定律(李琳丽)

第二章 热力学第二定律与化学平衡 1. 1mol 理想气体由298 K 、0.5 dm 3膨胀到5 dm 3。假定过程为 (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀。 计算各过程系统的熵变?S 及总熵变孤立S ?。由此得到怎样结论？ 解：(1) 恒温可逆过程 12ln V V nR S =?=3.385 .05ln 314.82=?? J .K -1 3.38ln ln 1 2 1 2 -=-=- =- == ?V V nR T V V nRT T Q T Q S 环 系统环 环境环境 J .K -1 0=???环境孤立＋＝S S S 说明过程是可逆的。 (2) S ?只决定于始、终态，与过程的具体途径无关，过程(2)的熵变与过程(1)的相同，因此有S ?=38.3 J .K -1。 理想气体在向真空膨胀过程中，0=外p ，W =0，Q =0，说明系统与环境无热量交换，所以 0=?环境S 3.38=???环境孤立＋＝S S S J .K -1 >0 由于0>?孤立S ，说明向真空膨胀过程是自发过程。 2. 1 mol 某理想气体（11m ,mol K J 10.29--??=p C ），从始态（400 K 、200kPa ）分别经下列不同过程达到指定的终态。试计算各过程的Q 、W 、?U 、?H 、及?S 。 (1) 恒压冷却至300 K ； (2) 恒容加热至600 K ； (3) 绝热可逆膨胀至100 kPa ；

解：(1) == 111p nRT V L 63.16m 1063.1610 200400314.813 33=?=???- 1 122V T V T = 47.1263.16400 3001122=?=?= V T T V L 832)63.1647.12102003-=-??=?=（外V P W kJ )400300()314.810.29(1m ,-?-?=?=?T nC U V kJ 08.2-= )400300(314.810.291m ,-???=?=?T nC H p kJ 2.24-= kJ 830=-?=W U Q ? =?2 1 d T T P T T C S =37.810.29300 400-=??T dT J ?K -1 (2) 0=W )400600()314.810.29(1m ,-?-?=?=?T nC U V kJ 16.4= )400600(314.810.291m ,-???=?=?T nC H p kJ 4.48= kJ 16.4=-?=W U Q ? =?2 1 d T T V T T C S =43.8)314.810.29(600 400=?-?T dT J ?K -1 (3) 40.1314 .810.2910.29,,=-= = m V m P C C γ，γ γγγ--=122111P T P T 40.1140 .12 40.1140.1100200400--=T 3282=T K 0=Q )400328()314.810.29(1m ,-?-?-=?-=?-=T nC U W V

热学(李椿+章立源+钱尚武)习题解答_第六章 热力学第二定律

第六章热力学第二定律 6-1 设每小时能造冰m克，则m克25℃的水变成－18℃的水要放出的热量为 25m+80m+0.5×18m=114m 有热平衡方程得 4.18×114m=3600×2922 ∴ m=2.2×104克=22千克 由图试证明：任意循环过程的效率，不可能大于工作于它所经历的最高热源温度与最低热温源温度之间的可逆卡诺循环的效率。 （提示：先讨论任一可逆循环过程，并以一连串微小的可逆卡诺循环过程。如以T m和T n分别代表这任一可循环所经历的最高热源温度和最低热源温度。试分析每一微小卡诺循环效率与的关系） 证：（1）d当任意循环可逆时。用图中封闭曲线R表示，而R可用图中一连串微笑的可逆卡诺循环来代替，这是由于考虑到：任两相邻的微小可逆卡诺循环有一总，环段绝热线是共同的，但进行方向相反从而效果互相抵消，因而这一连串微小可逆卡诺循环的总效果就和图中锯齿形路径所表示的循环相同；当每个微小可逆卡诺循环无限小而趋于数总无限多时，其极限就趋于可逆循环R。 考虑人一微小可逆卡诺循（187完） 环，如图中阴影部分所示，系统从高温热源T i吸热Q i，向低温热源T i放热，对外做功，则效率 任意可逆循环R的效率为 A为循环R中对外作的总功 （1） 又，T m和T n是任意循环所经历的最高温热源和最低温热源的温度 ∴对任一微小可逆卡诺循，必有： T i≤T m，T i≥T n 或

或 令表示热源T m和T n之间的可逆卡诺循环的效率，上式 为 将（2）式代入(1)式： 或 或（188完） 即任意循环可逆时，其效率不大于它所机灵的最高温热源T m和最低温度热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。 （2）任意循环不可逆时，可用一连串微小的不可逆卡诺循环来代替，由于诺定理知，任一微小的不可逆卡 诺循环的效率必小于可逆时的效率，即（3） 对任一微小的不可逆卡诺循环，也有 (4) 将(3)式代入(4)式可得： 即任意不可逆循环的效率必小于它所经历的最高温热源T m和最低温热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。 综之，必 即任意循环的效率不可能大于它所经历的最高温热源和最低温热源之间的可逆卡诺循环的效率。 *6-8 若准静态卡循环中的工作物质不是理想气体而是服从状态方程p(v-b)=RT。式证明这可逆卡诺循环的 效率公式任为