热力学第二定律练习题及问题详解
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’>D G和D G <0，则此状态变化一定能发生。（）
9、绝热不可逆膨胀过程中D S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中D 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℃，101.325 kPa下过冷的H2O ( 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？（ ） （1）D S 1= D S 2= D S 3= D S 4 （2）D S 1= D S 2， D S 3= D S 4=0 （3）D S 1= D S 4， D S 2= D S 3 （4）D S 1= D S 2= D S 3， D S 4=0 4、1 mol 理想气体经一等温可逆压缩过程，则：（ ）。 (1)
G > A ； (2) G < A ； (3) G = A ； (4) G 与A 无法比较。
5、理想气体从状态I 等温自由膨胀到状态II ，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。（ ） （1）
G （2）U （3）S （4）H
6、物质的量为n 的理想气体等温压缩，当压力由p 1变到p 2时，其
G 是：（ ）。
(1)
； (2)
； (3)
； (4)
7、1 mol 理想气体从相同的始态（p 1，V 1，T 1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p 2，V 2，T 2），经绝热不可逆膨胀到达
，则T T 2，V V 2，S S 2。（选填 >， =， <）
8、若系统经历一个循环过程，则下列各组哪一组所包含的量其改变量均为零：（ ）
(1) U 、Q 、W 、H ； (2) Q 、H 、C 、C V ； (3) U 、H 、S 、G ； (4) △U 、△H 、Q p 、Q V 。
9、 在100℃, 101.325 kPa 下有1 mol 的H 2O( l )，使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发，变为100℃，101.325 kPa 的H 2O( g )，对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向？（ ） （1）
S (系统) （2）S (系统)+ S (环境) （3）G （4）S (环境) )
10、液态水在100℃及101
325 kPa 下汽化成水蒸气，则该过程的（ ）。
（1）H = 0； （2）S = 0； （3）A = 0； （4）G = 0
11、一定条件下，一定量的纯铁与碳钢相比，其熵值是（ ）
（1）S （ 纯铁） > S （碳钢）； （2）S （ 纯铁）
S （ ）
（1）=0； （2）>0； （3）<0；
13 、对封闭的单组分均相系统，且W ’=0时，T
G p ??
? ????的值应是（ ） （1）<0 （2）>0 （3）=0 （4）无法判断
14、10 mol 某理想气体，由始态300 K ，500 kPa 进行恒温过程的吉布斯函数变G =－47318 kJ 。
则其终态系统的压力为（ ）。 （1） 125 kPa ； （2） 75
0 kPa ； （3） 7
500 kPa ； （4） 25 kPa ）
15、 理想气体定温自由膨胀过程为（ ） (1) △S>0 (2)
U<0 (3) Q>0 (4) W<0
三、填空题
1、等式0T T
T U U H V p V ?????????
=== ?
? ?????????? 适用于 。
2、 热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式为 。
3、 1mol 理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀（Ⅰ）与不可逆绝热膨胀（Ⅱ）至相同终态温度，（选择填>, <, =）则D U Ⅰ D U Ⅱ，D S Ⅰ D S Ⅱ。
4、 1 mol 理想气体从 p 1=0.5 MPa 节流膨胀到 p 2=0.1 MPa 时的熵变为 D
S = 。
5、使一过程的D S =0，应满足的条件是 。
6、有个学生对理想气体的某个公式记得不太清楚了，他只模糊记得的是 T
S nR x p ???=-
???? 。你认为，这
个公式的正确表达式中，x应为。
7、热力学基本方程之一为dH= 。
8、在732 K时，反应NH4Cl(s) == NH3(g) + HCl(g) 的r G=－20.8 kJ·mol-1，r H=154 kJ·mol-1，则该反应的r S= 。
9、绝热不可逆膨胀过程系统的S0，绝热不可逆压缩过程系统的S0。（选填>，< 或= ）
10、熵增原理表述为。
11、在热源温度为534 K及305 K间工作的可逆热机，每一循环能作功135 J，求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为。
12、在封闭系统中，无论发生何种不可逆绝热过程：（1）决不会出现系统的熵变S(系统)
的现象；（2）环境的熵变S(环)必然是。选填> 0 ，≥0，< 0，≤0 或= 0）13、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是（1）；（2）；（3）。
14、已知某化学反应在25 ℃的标准摩尔熵变为r S(298 K)，又知该反应的B C p,m,B，则温度T 时该反应的标准摩尔熵变r S(T) =。
15、热力学基本方程d H=T d S+V d p+∑B d n B的适用条件为组成变的系统和。
四、计算题
1、已知0℃冰的饱和蒸气压为0611 kPa,其升华焓为2820 J·g-1，水汽的C p m=3012 J·K-1·mol-1。若将0 ℃时的1 g冰转变为150℃，1013 kPa的水汽，系统的熵变为多少？设水汽为理想气体。已知H2O的摩尔质量M=1802 g·mol-1。
2、固态氨的饱和蒸气压为，液态氨的饱和蒸气压为。试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。
3、4 mol某理想气体，其C V m = 2 5 R，由始态53143 K，600 kPa，先等容加热到70857 K，在绝热可逆膨胀至500 kPa的终态。求终态的温度。整个过程的U及S各为若干？
4、设有2 mol单原子理想气体，其C p m= 2 5 R。由29815 K及3 MPa的始态压力突然降到100 kPa绝热膨胀，作膨胀功2095 J，试计算系统的熵变S。
5、已知H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01 kJ·mol1,现有2 mol H2O(l)在298K 、0.1 MPa下变为同温同压的水蒸气。计算此过程的U，H，S，G。设蒸气可视为理想气体。
6、在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0460 MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0434 MPa，问在上述温度时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，G为多少？设气体服从理想气体行为。
7、在70℃时CCl4的蒸气压为81613 kPa，80℃时为11243 kPa。计算：（1）CCl4的摩尔汽化焓；（2）正常沸点。
8、1 mol理想气体在300 K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，U，H，G ，A及S。
9、1 mol水在100℃、101.325 kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气，然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50 kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，U，H，ΔS，ΔA和ΔG 。已知水在100℃、101325 Pa下的vap H m为40.67 kJ. mol-1
10、在0 ℃附近，纯水和纯冰成平衡，已知0 ℃时，冰与水的摩尔体积分别为001964 10 3 m3·mol1和001800 10 3 m3·mol1，冰的摩尔熔化焓为fus H m = 6kJ·mol1，试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率d T / d p = ？
11、在25℃时1 mol O2从1000 kPa自由膨胀到100 kPa，求此过程的U，H，S，A，G （设O2为理想气体）。
12、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时，此过程的△H和△S，△G。设水蒸气可
视为理想气体，液体水的体积可忽略不计。已知水的摩尔气化热为40670J mol -1 13、已知各物质在298.15K 时的热力学函数数据如下： 物质
C 2H 5OH(g)
C 2H 4(g) H 2O(g)
-1
KJ.mol f m
H θ
? -235.30 52.283 -241.80
-1-1J.mol .K m
S θ
282.0
219.45
188.74
,11
..P m C J K mol
-- 65.44
43.56
33.577
对下列反应： C 2H 5OH(g) = C 2H 4(g)
+ H 2
O(g)
求此反应在398K 时，标准压力下ξ=1mol 时的,,,,Q W U H S ????及G
14、苯在正常沸点353K 下的130.77.vap m H kJ mol -?= 苯（l ）和苯(g)的,p m C 分别为135.1和81.76
11..J K mol --, 现将2mol 的苯(g)在300K, 101.325KPa 下全部等温等压冷凝为苯（l ）,求此过程的
,,,,Q W U H S ????及G
15、在恒熵条件下,将3.45mol 的某双原子理想气体从15℃, 100kpa 压缩到700kpa,然后保持容积不变降温至15℃,求此过程的,,,Q W U H S ???及
五、证明题
1、p T
H V V T p T ??????=- ? ???????
2、 试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p ，V ，T 变化过程的
3、 试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T 变化过程的
理想气体的
4、 若一液体的摩尔蒸发焓与温度的关系式为 vap H m =
H 0 + aT 从克拉贝龙-克劳修
斯方程微分式推导出该方程的定积分式。
5、在等压条件下，将物质的量为n的理想气体加热，使其温度升高1 K，试证明其所作的功为－nR K。
热力学第二定律习题答案
一、是非题答案
1、×
2、√
3、√
4、×
5、×
6、×
7、√
8、√
9、×10、×11、√12、√13、×14、×15、√
二、选择题答案
1 (2)
2 (2)
3 (4) 4、（3）5、（3）6、(4) 7、解：> > >
8、(3) 9、（2）10、(4) 11、(2) 12、(1) 13 (2) 14、(2) 15、（1）
三、填空题答案
1、解：理想气体
2、解：S*(0 K, 完美晶体)=0
3、解：= <
4、解：13.38J.K-1
5、解：绝热可逆过程循环过程
6、解：p
7、解：dH=TdS+Vdp
8、解： 239 J ·K -1·mol -1 9、解： > >
10、解：当系统经绝热过程由某一状态达到另一状态时，它的熵不减少；熵在绝热可逆过程中不变，在绝热不可逆过程后增加。 11、解： 315 J 12、解：（1） ≤0
13、解：（1）因为 V m ( g ) >> V m ( l 或s )
所以p [ V m ( g )－V m ( l ) ]或p [ V m ( g )－V m ( s ) ] = pV g （2分） （2）将蒸气视为理想气体，即V m ( g ) = （4分）
（3）积分时，视 vap H m 或 sub H m 为与温度T 无关的常数 （6分） 14、解：
r S
(T ) = r S
(298 K) +
15、解：可 均相 可逆过程 W ＇=0 四、1、解：设计过程 S 1
S 2 （3分）
(2分)
=－0471 J ·K -1 （4分）
S = S 1 + S 2 = 985 J ·K -1 （1
H 2O( g )，1 g
150℃，10 130 Pa
H 2O( g )，1 g
0℃，611 Pa H 2O( s )，1 g
0℃，611 Pa
分）
2、解：（1）三相点的T，p：
，T = 2 K
，p = 592 kPa （4分）
（2）把与蒸气压式比较得
，（5分）
sub H m = 3754 8314 J·mol-1 = 31.21 kJ·mol-1（6分）
vap H m = 3063 8314 J·mol-1= 25.47 kJ·mol-1（7分）
fus H m = sub H m－vap H m = 5.74 kJ·mol-1（8分）
3、n = 4 mol
p2= p1T2/ T1= 600 kPa 70857 / 53143 = 8000 kPa （1分）
（4分）U = nC V m ( T3－T1 )
= 4 2 5 8314( 61953－53143 ) J = 7325 J （6分）
S2 = 0 （7分）S = S1 = n C V m ln ( T2 / T1 )
= [ 4 2 5 8314 ln(70857 / 53143）] J·K-1
= 2392 J·K-1（10分）4、解：此过程为不可逆过程，要求先求出不可逆绝热膨胀过程终态的温度，W = U，终
态温度T 2，则：
（3分）
故 T 2 = 21560 K
=81.4 J ·K -1 （6分） 5、
[][]
()()[]()
[]
22222 mol H O(l)298K 0.1 MPa 2 mol H O(g)298K 0.1 MPa 1 3
2 mol H O(l)298K 3168Pa 2 mol H O(g) 298K 3168Pa 2→↓↑???→(3分)
()11
kJ mol 88.02kJ mol 123
H=Qp=H H H = 0+2 44.01+0????--++??=? (4分)
()W P V 8.314298J 4.96kJ =-PVg=-nRT=-2?=-??=- (2分) ()U 88.02 4.96kJ 83.06kJ =Q+W=?-= (2分)
()111
J K J K 238.0J K 29821123235H p S=S S S 0++nRln T p 2 44.01103168 = 0++28.314ln = 295.4-57.410?????---??
++= ?
?
????????=? ??
?
()G H S 88.022980.238kJ 17.10kJ =-T =???-?= (2分)
6、解：此过程为不可逆相变，故设计过程： （3分）
不可逆相变
1 3
2
－59℃ CO 2( s ) 0.434 MPa
－59℃ CO 2( l )
0.460 MPa －59℃ CO 2( g )
0.434 MPa
－59℃ CO 2( g ) 0.460 MPa
G = G1 + G2 + G3
过程1，3为可逆相变，即G1 = G3 = 0 （3分）
过程2为等温可逆膨胀
= 104 J （3分）
G = G2 =－104 J （2分）
（2分）
7、解：（3分）
（6分）
=349.83 K (t2 = 76.68 ℃) （8分）
8、解：U = 0 （1分）
W= RT ln（V2/V1）=（8314 300 ln2）= 1729 kJ （2分）
Q = W = 1729 kJ （1分）
H = 0 （1分）
G = A = W = 1729 kJ （2分）
S = Q / T = 1728
8 J / 300 K = 576 J
9、解：H =H 1 + H 2 =40.67 kJ （2分）
U =U 1 +U 2 =
H －( pV ) =
H - nRT
=40.67 －8.314×373.15×10-3=40.67 －3.102=37.57 kJ （2分）
W = W 1 + W 2 =－nRT+nRT ln =－3.102+8.314×373.15×10-3 ln
50
101.325
=－3.102－2.191=－5.29 kJ （2分）
Q =
U －W = 37.57+5.29=42.9 kJ （2分） S =
H/T+nRln(p 1/p 2)= 40.67×103/373.15+8.314 ln
101.325
50
= 108.99+5.87=114.9 J.K -1 （2分）
A=U-T S=37.57-373.15×114.9×10-3 =－5.29 kJ （1分） G=
H-T
S=40.67-373.15×114.9×10-3 =－2.20 kJ （1分） 10、解：此为 固 液 两相平衡。
（3分）
Pa K
602910)01964.001800.0(15.2733m fus m -?-?=
??=H V T =－743
10-8 K ·Pa -1
11、解：U = 0，H = 0， （2
分） （5分）
（8分）
12、解：设计过程 S （3分）
2 mol H 2O( g )，
100℃，100 kPa
2 mol H 2O( l )，
100℃，40 kPa
S 1 S 2
H = H 1 + H 2 =0+2×40670=81.34 kJ S = S 1 + S 2 =0+
T
H ?= 81.341000
373.15?=217.98 J ·K -1
G =
H －T
S = 81.34-373.15×217.98×10-3 = 0 J
13、解：
解：⑴
1mol ξ=
r m r m H H H ξ?=??=?
()11=43.5633.57765.4411.70J mol k --?+-=??r ,m p C
()()29852.283241.8235.345.783r m H KJ KJ ?=-+= ()()()398,2983
39839829845.78311.70(398298)10
46.953p r m r m p m Q H H C dT KJ
-=?=?+?=+?-?=?
()11298219.45188.74282126.19r m S J mol k --?=+-=??
()()398
,298
11
398298/398126.1911.70ln 129.58298
r m r m p m S S C TdT
J mol k
--?=?+?=+=???
()()()339839846.95318.3143981043.64r m
r m
U H KJ
-??
?=?-????
-???=∑B B νg RT
=
W=()()()39839843.6446.95 3.31r m U Q KJ KJ ?-=-=-
()()()
()339839839846.95398129.5810 4.62r m r m r m G H T S KJ KJ
-?=?-?=-??=-
2 mol H 2O(l )，
100℃，100 kPa
14、解：
恒温恒压下的不可逆相变
S
等压 等压
S 1
S 3 等压
S 2
等压
()()()()353
300m
p,m p,m 3003531
n H nC g dT nC l dT
T 35330030035367.19kJ mol
?????123-3-3 H=Qp=H H H = 281.7610-30.77+135.110相变-++=++????-?-=-????? ()W P V 8.314300J 4.99kJ ? =PVg=nRT=2=-??= ()U 67.19 4.99kJ 62.2kJ ?=Q+W=-+=-
()
123
vap m 21
p,m p,m 1223
1
S S S S n H T T
nC (g)ln nC (l)ln T T T 35330.7710300281.76ln 135.1ln J 300353353191.7J K ????? --=++-=++??
-?=?++????=-?
()3167.19300191.7109.68G H T S KJ KJ -?=?-?=--??=-
15、解：双原子理气
因为整个过程是理想气体的恒温， U = 0， H = 0
21p 700288627K p 100p,m
R R C 2.5R
21 T =T ??
??== ?
?
??
??
3.45mol T 2= P 2=700kpa
3.45mol T 1=288K p 1=100kpa
3.45mol T 3=288K P 3=
2 mol C 6H 6(l ) 300 K
2 mol C 6H 6(g) 300 K 2 mol C 6H 6(l ) 35
3 K
2 mol C 6H 6(g) 353K
32T 288700321kpa T 62732 P =P ????
== ? ?????
1
13100ln
3.458.314ln 33.5J K 321p S nR p -???==??=-? ???
W= W 1+W 2 =nC V m ( T 2－T 1 )+0=3.45×1.5×8.314(627-288)
=14.6KJ
Q=-W=-14.6KJ
五、证明题
1、∵d d d H T S V p =+ ∴T T H S T V p P ??????
=+ ? ???????
椐麦克斯韦关系式
p T S V p T ??????= ? ???????- p T
H V V T p T ??????
=- ? ???????
2、解： （4分）
将 及
代入上式，即可证明
（4分）
3、解：由d U = T d S －p d V 可得 （1分） (U / V )T = T (S / V )T －p （1分
）
将麦克斯韦关系式 (S / V )T = (p / T )V 代入上式,即可证明： （1
分） (U / V )T = T (p / T )V －p （1
分）
对理想气体: pV=nRT
(U / V)T = T(p / T)V－p
= TnR /V－p （1分）
= p－p =0 （1分）
4、解：（2分）
（2分）
5、解：气体在恒外压时作的功是：
W = －p(外)V = －p V
因为：V1 = nRT1 / p，V2 = nRT2 / p = nR( T1＋1 K) / p （1分）所以，W = －p[ nR( T1＋1 K) / p－nRT1 / p ]
= －nR K
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；
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？ 答：前半句是对的，但后半句是错的。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。 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，这是否与热力学第二定律矛盾呢？ 答：不矛盾。Claususe说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？ 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。 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？ 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5．对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗？
答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。 6．相变过程的熵变，可以用公式H S T ??=来计算，这说法对吗？ 答：不对，至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，H ?是可逆相变时焓的变化值（,R p H Q ?=），T 是可逆相变的温度。 7．是否,m p C 恒大于,m V C ? 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。 8．将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液态苯，凝固成同温、同压的固态苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？ 答：可以用等压、可逆变温的方法，绕到苯的凝固点278.7 K ，设计的可逆 过程如下： 分别计算（1），（2）和（3），三个可逆过程的热力学函数的变化值，加和就等于过冷液态苯凝固这个不可逆过程的热力学函数的变化值。用的就是状态函数的性质：异途同归，值变相等。 9．在下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 的数值，哪些等于零？哪些函数的值相等？ (1) 理想气体真空膨胀 (2) 实际气体绝热可逆膨胀 (3) 水在正常凝固点时结成冰 (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 (6) 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达成平衡 6666(2)6666C H (l,268.2 K,101.3 kPa)C H (s,268.2 K,101.3 kPa) (1) (3) C H (l,278.7 K,101.3 kPa) C H (s,278.7 K,101.3 kPa)→↓等压可逆升温等压可逆降温 ↑
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 4、将 1 mol 甲苯在 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 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，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℃，×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℃，×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) kJ (B) kJ (C) kJ (D) KJ 20、从热力学基本关系式可导出 (U/S)v等于：（）(A) (H/S)p (B) (F/V)T (C) (U/V)s (D) (G/T)p 21、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 22、对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是：（） (A) (H/S)p = T (B) (F/T)v = -S (C) (H/p)s = V (D) (U/V)s = p
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。
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。
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
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
热力学第二定律复习题及解答
第三章 热力学第二定律 一、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 答： 前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。 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 答： 不矛盾。Claususe 说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。 3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小 答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，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 答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。 5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗 答： 说法正确。根据Claususe 不等式T Q S d d ≥ ，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。 6. 相变过程的熵变可以用公式H S T ??= 来计算，这种说法对吗 答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式 T H S ?= ?来计算。 7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C 答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。 8. 将压力为 kPa ，温度为 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为 K ，如何设计可逆过程 答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点 K ：
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
第二章 热力学第二定律 复习题及答案
第二章 热力学第二定律 复习题及答案 1． 试从热功交换的不可逆性，说明当浓度不同的溶液共处时，自动扩散过程是不可逆过程。 答：功可以完全变成热，且是自发变化，而其逆过程。即热变为功，在不引起其它变化的条件下，热不能完全转化为功。热功交换是不可逆的。不同浓度的溶液共处时，自动扩散最后浓度均匀，该过程是自发进行的。一切自发变化的逆过程都是不会自动逆向进行的。所以已经达到浓度均匀的溶液。不会自动变为浓度不均匀的溶液，两相等体积、浓度不同的溶液混合而达浓度相等。要想使浓度已均匀的溶液复原，设想把它分成体积相等的两部分。并设想有一种吸热作功的机器先把一部分浓度均匀的溶液变为较稀浓度的原溶液，稀释时所放出的热量被机器吸收，对另一部分作功，使另一部分浓度均匀的溶液浓缩至原来的浓度（较浓）。由于热量完全转化为功而不留下影响是不可能的。所以这个设想过程是不可能完全实现，所以自动扩散是一个不可逆过程。 2． 证明若第二定律的克劳修斯说法不能成立，则开尔文的说法也不能成立。 答：证：第二定律的克劳修斯说法是“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。”若此说法不能成立， 则如下过程是不可能的。把热从低温物体取出使其完全变成功。这功在完全变成热（如电热），使得高温物体升温。而不引起其它变化。即热全部变为功是可能的，如果这样，那么开尔文说法“不可能从单一热源取出热，使之全部变成功，而不产生其它变化”也就不能成立。 3． 证明：（1）在pV 图上，理想气体的两条可逆绝热线不会相交。 （2）在pV 图上，一条等温线与一条绝热线只能有一个相交点而不能有两个相交点。 解：证明。 (1).设a 、b 为两条决热可逆线。在a 线上应满足111K V P =γ ①， 在第 二条绝热线b 上应满足222K V P =γ ②且21K K ≠或V P V P γ-=??)( ， vm pm C C = γ不同种理想气体γ不同，所以斜率不同，不会相交。若它们相 交于C 点，则21K K =。这与先前的假设矛盾。所以a 、b 两线不会相交。 (2).设A 、B 为理想气体可逆等温线。(V P V P T - =??)(
热力学第二定律补充练习题
第二章 热力学第二定律补充练习题 (一)、填空题 1、１mol 理想气体在温度Ｔ下从1０ dm -3 做恒温可逆膨胀，若其熵变为5.7６ J K —1 ,则其终态的体积为? . 2、 1mol 理想气体在2９8K 和1０1。３25 kPa 下做恒 温可逆压缩，若过程的G 为596６J ，则其末态压力为 ?? 。 3、 对于无相变、无化变、只做体积功的封闭系统,T p G )(??的值 ??（填:大于零、小于零或等于零)。 4、 1mol 范德华气体在等温下从体积V 1膨胀到体积V 2 的S = 。 5、 2９8Ｋ下,将两种理想气体分别取１mol 进行恒温恒压的混合,则混合前后热力学性质的变化情况为:U =0，S ?＞ 0，G ＜0。(填：＞、= 或 ＜). 6、 298K 下，将两种理想气体分别取1dm ３ 恒温混合成 1dm ３ 的混合气体，则混合前后热力学性质的变化情况为：U ＝ 0，S = ０,G = 0。（填:〉、＝ 或 ＜）。 7、 2６8K 及101．325 ｋPa 下，1mo ｌ过冷液态苯凝固 为固态苯,放热９874 Ｊmol -１ ,此时的熵变化为— 35.65 Ｊ m ｏl －1 Ｋ-1 .若有2mol 的苯发生这样的不
可逆相变化，则系统的G = ? 。 8、理想气体卡诺循环: 在T －S 图上可表示为：? ?在T －H 图上可表示为: 9、1mo ｌ理想气体从同一始态Ⅰ(p 1， Ｖ1, T 1)分别经绝热可逆和绝热向真空自由膨胀至相同的V ２,其相应的终态为Ⅱ（p ２， V 2, Ｔ2） 及Ⅲ(ｐ3， V 2， T 3),则在两个终态间的关系是：T 2??T ３,p 2? p 3，S ２ ?S 3.(填＞、＝ 或 〈） 1０、323。1５K 时水的饱和蒸气压为13．33 kP ａ，若1mol 水在323.15K ，13．33 kPa 的条件下向真空蒸发为32３.15K ，13.33 kPa 的水蒸气，则此过程的Ｕ 0、H 0、Ｓ 0、A 0、 Ｇ ０.（填>、= 或 〈） H/kJ S/J K -1 T/K T/K
热力学第二定律习题解析
第二章热力学第二定律 习题 一 . 选择题： 1. 理想气体绝热向真空膨胀，则 ( ) (A) △S = 0，W = 0 (B) △H = 0，△U = 0 (C) △G = 0，△H = 0 (D) △U = 0，△G = 0 2. 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 3. 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是：（） (A) W = 0 (B) Q = 0 (C) △S > 0 (D) △H = 0 4. 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) 不可以达到同一终态 (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 5. P?、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？ (A) △U (B) △H (C) △S (D) △G 6. 在绝热恒容的反应器中，H2和 Cl2化合成 HCl，此过程中下列各状态函数的变 化值哪个为零？ ( ) (A) △r U m (B) △r H m (C) △r S m (D) △r G m 7. 在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为： ( ) (A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定 8. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（） (A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0 (D) △G = 0
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
热力学第二定律详解
热力学第二定律（英文：second law of thermodynamics）是热力学的四条基本定律之一，表述热力学过程的不可逆性——孤立系统自发地朝着热力学平衡方向──最大熵状态──演化，同样地，第二类永动机永不可能实现。 这一定律的历史可追溯至尼古拉·卡诺对于热机效率的研究，及其于1824年提出的卡诺定理。定律有许多种表述，其中最具代表性的是克劳修斯表述（1850年）和开尔文表述（1851年），这些表述都可被证明是等价的。定律的数学表述主要借助鲁道夫·克劳修斯所引入的熵的概念，具体表述为克劳修斯定理。 虽然这一定律在热力学范畴内是一条经验定律，无法得到解释，但随着统计力学的发展，这一定律得到了解释。 这一定律本身及所引入的熵的概念对于物理学及其他科学领域有深远意义。定律本身可作为过程不可逆性[2]:p.262及时间流向的判据。而路德维希·玻尔兹曼对于熵的微观解释——系统微观粒子无序程度的量度，更使这概念被引用到物理学之外诸多领域，如信息论及生态学等 克劳修斯表述 克劳修斯 克劳修斯表述是以热量传递的不可逆性（即热量总是自 发地从高温热源流向低温热源）作为出发点。 虽然可以借助制冷机使热量从低温热源流向高温热源， 但这过程是借助外界对制冷机做功实现的，即这过程除 了有热量的传递，还有功转化为热的其他影响。 1850年克劳修斯将这一规律总结为： 不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响。 开尔文表述 参见：永动机#第二类永动机
开尔文勋爵 开尔文表述是以第二类永动机不可能实现这一规律作为 出发点。 第二类永动机是指可以将从单一热源吸热全部转化为 功，但大量事实证明这个过程是不可能实现的。功能够 自发地、无条件地全部转化为热；但热转化为功是有条 件的，而且转化效率有所限制。也就是说功自发转化为热这一过程只能单向进行而不可逆。 1851年开尔文勋爵把这一普遍规律总结为： 不可能从单一热源吸收能量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。 两种表述的等价性 上述两种表述可以论证是等价的： 1.如果开尔文表述不真，那么克劳修斯表述不真：假设存在违反开尔文表述 的热机A，可以从低温热源吸收热量并将其全部转化为有用功。假设存在热机B，可以把功完全转化为热量并传递给高温热源（这在现实中可实现）。此时若让A、B联合工作，则可以看到从低温热源流向高温热源，而并未产生任何其他影响，即克劳修斯表述不真。 2.如果克劳修斯表述不真，那么开尔文表述不真：假设存在违反克劳修斯表 述的制冷机A，可以在不利用外界对其做的功的情况下，使热量由低温热源流向高温热源。假设存在热机B，可以从高温热源吸收热量 并将其中的热量转化为有用功，同时将热量传递给低温热源（这在现实中可实现）。此时若让A、B联合工作，则可以看到A与B联合组成的热机从高温热源吸收热量并将其完全转化为有 用功，而并未产生任何其他影响，即开尔文表述不真。 从上述二点，可以看出上述两种表述是等价的。
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：
热力学第二定律习题
第二章热力学第二定律 一、思考题 1. 任意体系经一循环过程△U，△H，△S，△G，△F 均为零，此结论对吗？ 2. 判断下列说法是否正确并说明原因 (1) 夏天将室内电冰箱门打开，接通电源，紧闭门窗(设墙壁、门窗均不传热), 可降低室温。 (2) 可逆机的效率最高，用可逆机去拖动火车，可加快速度。 (3) 在绝热封闭体系中发生一个不可逆过程从状态I→II，不论用什么方法体 系再也回不到原来状态I。 (4) 封闭绝热循环过程一定是个可逆循环过程。 3. 将气体绝热可逆膨胀到体积为原来的两倍。此时体系的熵增加吗？将液体绝热可逆地蒸发为气体时，熵将如何变化？ 4. 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。此结论对吗？ 5. 体系由平衡态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？ 6. 凡是△S > 0 的过程都是不可逆过程，对吗？ 7. 任何气体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？ 8. 一定量的气体在气缸内 (1) 经绝热不可逆压缩，温度升高，△S > 0 (2) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，△S < 0 两结论对吗？ 9. 请判断实际气体节流膨胀过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G中哪些一定为零？ 10. 一个理想热机，在始态温度为T2的物体A 和温度为T1的低温热源R 之间可逆地工作，当 A 的温度逐步降到T1时，A 总共输给热机的热量为Q2，A 的熵变为△S A，试导出低温热源R 吸收热量Q1的表达式。 11. 在下列结论中正确的划√，错误的划× 下列的过程可应用公式△S = nR ln(V2/ V1) 进行计算： (1) 理想气体恒温可逆膨胀(2) 理想气体绝热可逆膨胀 (3) 373.15K 和101325 Pa 下水的汽化(4) 理想气体向真空膨胀 12. 请判断在下列过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G 中有哪些一定为零？ (A) 苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物；