热力学第二定律习题
第二章 热力学第二定律习题
1. 1L 理想气体在3000 K 时压力为 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。 解：
22max 1111
210
ln
ln 1519.91ln103499.73499.7ln
1.167/3000
H U V V W nRT p V V V J V S nR J K V ??=-=-=-?=-?===等温膨胀，＝＝当等温可逆膨胀时，体系对环境做功最大：
2. 1mol H 2在300K 从体积为1dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。若使该H 2在300K 从1dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3其熵变又是多少？由此得到怎样的结论？
解：真空膨胀为不可逆过程，要计算熵变，必须先设计可逆过程，即等温可逆膨胀过程，
ΔS = nR ln(V 2/V 1)＝1××ln10 = K
对于等温可逆膨胀，不需设计可逆过程，直接计算，由于两步的始态和终态相同，所以等温可逆膨胀的熵变也等于K 。
结论：只要体系的始态和终态相同，不管是可逆过程还是不可逆过程，体系熵变相同。
3. dm 3 343K 水与 dm 3 303K 水混合，求熵变。
解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = n C p,m ln(T 2/T 1)计算，同时熵是广度性质的状态函数，具加和性，熵变ΔS 等于高温水的熵变ΔS h 加上低温水的熵变ΔS c 。
先计算水终态温度，根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算，设终态水温为T 终。
Q = n C p,m (T 2 - T 1) = ρ/M ) C p,m (T 终-303) = ρ/M ) C p,m (343-T 终) T 终 =
ΔS = ΔS h +ΔS c = ρ/M ) C p,m ln343) + ρ/M ) C p,m ln303) = ×103/18)× ln343) + ×103/18)× ln303) = K
4. 有473K 的锡0.25kg,落在283K1kg 的水中，略去水的蒸发，求达到平衡时此过程的熵变。已知锡的C p,m ＝K ·mol, 原子量为，水的C p,m =K ·mol 。 解：先求锡和水的终态温度T 终
Q ＝ n 锡C p,m ，锡 (473-T 终) ＝ n 水C p,m ，水（T 终－283） (250/ × × (473-T 终) = (1000/18) × ×（T 终－283）
T 终 ＝
ΔS = ΔS h + ΔS c ＝ n 锡C p,m ，锡ln473) + n 水C p,m ，水ln283) = (250/× ln473) + (1000/18)× ln283) = K
5. 1mol 水在373K 和向真空蒸发，变成373K 和的水蒸气，试计算此过程的ΔS 体
系
，ΔS 环境和ΔS 总，并判断此过程是否自发。（水的相变热为mol ）
解：水向真空蒸发不是可逆过程，求其熵变，设计可逆过程，在等温等压下水蒸发为水蒸气，
ΔS 体系 ＝ ΔH /T = 1×40670/373 = 109J/K 求ΔS 环境必须先求Q 环境，即实际过程中传递的热量。
对实际过程――真空蒸发，W ＝0，则ΔU = 0 ＝Q 体系＝－Q 环境
对于可逆蒸发过程的内能变化值与真空蒸发值相同，只要求得可逆过程的ΔU 就能求得Q 环境。 对可逆过程：
ΔH ＝ΔU ＋Δ（pV ）(水的体积可忽略)
ΔU = ΔH -Δ（pV ）= ΔH - nRT ＝40670－1××373＝ 则：Q 环境＝
ΔS 环境= Q 环境/T=-37569/373=K ΔS 总=ΔS 体系+ΔS 环境==K>0
因ΔS 总>0，所以此过程为自发不可逆过程。
6.试计算 263K 和 kPa ，1 mol 水凝结成冰这一过程的ΔS 体系、ΔS 环境和ΔS 总，并判断此过程是否为自发过程。已知水和冰的热容分别为 J/K ·mol 和 J/K ·mol ，273K 时冰的熔化热为 – 6025 J/mol 。 解：
13S S S ????→
?↓?↑
??→
2
S 263K 水
263K 冰273K 水
273K 冰
22,,(),,()273273
ln 75.3ln 2.81/263263
6025
22.07/273
263263
ln 37.6ln 1.40/273273
20.66/p m H O l p m H O S nC J K mol J K mol nC J K mol
J K mol
?==??-?==-??==-???+?+?=-?123123整个变化过程为恒压过程，则：S ＝H S ＝
T S ＝S=S S S 22,,(),,()(273263)754.0/6025/(263273)/5646.1/5646.1
21.47/263
20.6621.470.82/0p m H O l p m H O S H nC J mol H J mol
H nC J mol H Q J mol Q S J K mol T S S J K mol ?=-?=-?=-?--?????-+?>112233123环境环境孤立环境＝Q ＝＝Q ＝Q ＝-375.1＝＝Q ＋Q ＋Q ＝＝
＝＝＝S ＋＝＝该过程为自发过程。
7.
C p 均是 J/K ·mol 。
解：设混合后温度为1××（t - 283）= 1××（293 - t ） t = 288K
22
22
22,122
,1ln
ln 288
1(28.038.314)ln 18.314ln 2 6.11/283ln ln 288
1(28.038.314)ln 18.314ln 2 5.42/293
11.53/O V m H V m O H T V S nC nR T V
J K mol T V
S nC nR T V
J K mol S S S J K mol
?=+=?-+??=??=+=?-+??=??=?+?=? 8. 在温度为298K 的室内有一冰箱，冰箱内的温度为273K 。试问欲使1kg 水结成冰，至少须做功若干？此冰箱对环境放热若干？已知冰的熔化热为 J/g 。（注：卡诺热机的逆转即制冷机，可逆制冷机的制冷率β＝Q /(W ) = T 1/(T 2 – T 1)）。 解：
11
21
1221334.71000273
29827330.6500,334.730.65365.35Q T W T T W W kJ
U Q Q W Q Q W kJ
β=
=
-?=
-=?=?++==--=--=-则：
9. 有一大恒温槽，其温度为，室温为，经过相当时间后，有4184J 的热因恒温
槽绝热不良而传递给室内空气，试求（1）恒温槽的熵变；（2）空气的熵变；（3）试问此过程是否可逆？
解：（1）ΔS 恒温槽＝（－4184）/ + 273) = K
(2) ΔS 空气＝4184/ + 273) = K
(3) ΔS 总 = ΔS 恒温槽 + ΔS 空气 ＝ + ＝ J/K>0 此过程为不可逆过程。
10. 1mol 甲苯在其沸点时蒸发为气体，求该过程中的Q 、W 、ΔH 、ΔU 、ΔS 及ΔG ，已知甲苯的汽化热为362kJ/kg 。 解：Q = 362× = kJ
W = - p e (V 气－V 液)≌ -p e V 气＝-nRT = -1××= -3186J ΔU = Q + W = - = 等温等压过程：ΔH ＝ Q P ＝
甲苯在正常沸点下变为气体，为可逆过程，则： ΔS ＝Q R /T = 33304/ = K 对等温相变可逆过程，ΔG ＝0
11. 1molO 2于298 K (1)由100 kPa 等温可逆压缩到600 kPa,求Q 、W 、ΔH 、Δ
U 、ΔF 、ΔG 、ΔS 和ΔS 孤立；(2) 若自始至终用600 kPa 的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。 解：(1) 等温可逆压缩，则
ΔH ＝ ΔU ＝0
W = -nRT ln(p 1/p 2) = -1××298ln(100/600) = 4443J
Q = -W = -4443J
ΔS = Q R /T = (-4443)/298 = K
ΔF=ΔG ＝-T ΔS=nRT ln(p 2/p 1) = 4443J 对可逆过程ΔS 孤立＝ΔS 体＋ΔS 环境＝0
(2) 始态和终态与（1）相同，则：ΔH ＝ΔU ＝0 ΔS = K ，ΔF=ΔG ＝ 4443J 等温恒外压压缩，则
V 2 = nRT /p 2 = 1××298/600 = 4.13L V 1 = nRT /p 1 = 1××298/100 = 24.78L W ＝- p 外(V 2-V 1) = -600× = Q =- W=
ΔS 环境 ＝ Q /T = 12390/298 = K ΔS 孤立＝ΔS ＋ΔS 环境 ＝ ＋＝K
12. 298K ，1mol O 2从100 kPa 绝热可逆压缩到600kPa ，求Q 、W 、ΔH 、ΔU 、Δ
G 、ΔS 。已知298K 氧的规定熵为 J/K ·mol 。（氧为双原子分子，若为理想气体，C p,m = , γ=） 解：
1122111.4 1.4
220,0
()()100()()600298497.2Q S p T p T T T K
γγ--=?==?=?=绝热可逆过程，
,21,21()
2.58.314(497.2298)4140()
3.58.314(497.2298)5794()5794205.03(497.2298)35.056V m p m U W nC T T J H nC T T J G H TS H S T
kJ
?==-=??-=?=-=??-=?=?-?=?-?=-?-=-
13. 273K ， 1 MPa ，10 dm 3的单原子理想气体，绝热膨胀至 MPa ，计算Q 、W 、ΔH 、ΔU 、ΔS 。（a ）p 外＝p ; (b) p 外＝; (3) p 外＝0。（单原子分子理想气体，C V,m = ， γ＝5/3） 解：111100010
4.4038.314273
p V n mol RT ?=
==?
（a ）p 外＝p ，绝热可逆膨胀Q = 0，则：
11221
115/3
15/3212
2121(
)()1()
273()108.70.1
()
4.403 1.58.314(108.7273)9033()
4.403 2.58.314(108.7273)150600
p T p T p T T K
p W T T J H T T J S γγγ
γ
---
=?====?-=???-=-?-=???-=-?=V,m p,m U=nC =-nC （b ）p 外＝，恒外压绝热膨胀，Q = 0
2123222()
273174.8 4.4038.314174.8
63.99100
W p T T T K nRT V dm p =-?-?????-=??=
==21V,m 外2
2（V -V ）=U=nC 4.4038.314T -100(-10)=4.403 1.58.314（）
100
T
2121()
4.403 1.5174.8273()4.403 2.5174.8273W T T H T T =?-=???-?-=???-V,m p,m U=nC 8.314（）=-5392J
=nC 8.314（）
=-8987J
22
11ln ln
174.863.99
4.403 1.58.314ln 4.4038.314ln 27310
43.43/T V nR T V J K
?+=??+??=V,m S=nC (3) p 外＝0则为绝热真空膨胀，Q = 0, W = 0, ΔU = 0, ΔH = 0, T 2 = T 1
1
2
ln
1
4.4038.314ln 84.29/0.1
p nR p J K
?=?=S=
14. 在298K ，100 kPa 下，1mol 过冷水蒸汽变为298K ，100 kPa 的液态水，求
此过程的ΔS 和ΔG 。已知298K 水的饱和蒸汽压为 kPa ，汽化热为2217 kJ/kg 。上述过程能否自发进行？ 解：
22,221
1
3
3,221,298,100,
1,298,100,
()()1,298,3.1674,
1,298,3.1674,
()
()
S G S G mol K kPa mol K kPa H O g H O l G S G S mol K kPa mol K kPa H O g H O l ???????→
??↓
??↑
????→
整个过程为等温变化过程，则：
11223100
ln 18.314ln 28.7/3.1674
221718133.9/298
p S nR J K p H S J K T S ?==?=-?-??=
==-?≈
12312320221718399060
105.2/39906H H J H S S S S J K H H J
?=?=-?=-?≈?=?+?+?=-?=?=-，
39906298(105.2)8556.40G H T S
J ?=?-?=--?-=-<所以此过程为非自发过程。
15. 指出在下述个过程中体系的ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔF 和ΔG 何者为零？ （1）理想气体卡诺循环。
上述物理量均为状态函数，所以均为零。 （2）H 2和O 2在绝热钢瓶中发生反应。
绝热Q = 0, 钢瓶体积不变，W = 0, 则ΔU ＝Q +W=0 （3）非理想气体的绝热节流膨胀
ΔH ＝ 0
（4）液态水在和下蒸发为汽。
ΔG ＝ 0
（5）理想气体的绝热节流膨胀。
ΔU ＝ΔH ＝ 0
（6）理想气体向真空自由膨胀。
ΔU ＝ΔH ＝ 0
（7）理想气体绝热可逆膨胀。
ΔS ＝ 0
（8）理想气体等温可逆膨胀。
ΔU ＝ΔH ＝ 0
16. 某溶液中化学反应，若在等温等压（298K ，100kPa ）下进行，放热4×104 J ，若使该反应通过可逆电池完成，则吸热4000 J 。试计算： （1）该化学反应的ΔS ；
（2）当该反应自发进行（即不作电功）时，求环境的熵变及总熵变； （3）该体系可能作的最大功。
解：
4000
113.42/298
R Q S J K T ?===（） 40000(2)134.23/298
/Q S J K T S S S J K
????环境环境总环境＝
＝＝＝＋＝13.42＋134.23＝147.65
max 34000013.4229844000W G H T S J
=?=?-?=--?=-（）
17. 已知268K 时，固态苯的蒸汽压为，过冷苯蒸汽压为 kPa ，设苯蒸汽为理想气体，求268K 、1mol 过冷苯蒸汽凝固为固态苯的ΔG 。 解：
366661566662466661,268,101.3251,268,101.325()()1,268,2.641,268,2.28()()1,268,2.641,268,2.28()
()
G G mol K kPa
mol K kPa
C H l C H s G G mol K kPa
mol K kPa
C H l C H s G G mol K kPa
mol K kPa
C H g C H g ????→
?↓?↑
?↓?↑???→
124530,0,0,02.28
ln
2.64
2.28
18.314268ln 326.72.64G G G G G G nRT J
?=?=?=?=?=?==??=-
18. 计算下列恒温反应的熵变化（298K ）：
2C(石墨)＋3H 2(g)→C 2H 6(g)
已知298K 时的标准熵如下：C(石墨) J/K ·mol, H 2 J/K ·mol, C 2H 6 J/K ·mol 。 解：ΔS （298K ）= S m θ
(C 2H 6,g)-2×S m θ
(石墨)－3×S m θ
(H 2,g)
= -2× -3× = J/K ·mol
19. 计算下列恒温反应（298 K ）的ΔG r, m θ。
C 6H 6(g)+C 2H 2(g) → C 6H 5C 2H 3(g)
已知298K 时C 6H 5C 2H 3(g)的Δf H m θ ＝ kJ/mol, S m θ ＝ J/K ·mol 。 解：Δr H = Δf H m θ(C 6H 5C 2H 3,g) - Δf H m θ(C 6H 6,g) - Δf H m θ(C 2H 2,g) = - - =
Δr S = S m θ(C 6H 5C 2H 3,g) - S m θ(C 6H 6,g) - S m θ(C 2H 2,g) = - - = K ·mol
ΔG = Δr H - T Δr S = × = -125075J = -125 kJ
20. 298K,100kPa 时，金刚石与石墨的规定熵分别为 J/K ·mol 和 J/K ·mol ；其标准燃烧热分别为 kJ/mol 和 kJ/mol 。计算在此条件下，石墨→金刚石的ΔG m θ值，并说明此时哪种晶体较为稳定。
解：Δr H θ = Δc H m θ(石墨)－Δc H m θ(金刚石)
＝ - = kJ
Δr S θ = S m θ(金刚石) － S m θ(石墨)
= - = J/K ·mol
ΔG θ = Δr H θ- T Δr S θ = 1900 - 298× = J > 0 石墨变金刚石为非自发过程，所以石墨更稳定。
21. 试由20题的结果，求算需增大到多大压力才能使石墨变成金刚石？已知在298K 时石墨和金刚石的密度分别为×103 kg/m 3和×103 kg/m 3。 解：
()()()
()
'
12298298298298G G C K p C K p G G C K p C KC p θθ????→
?↓?↑
??→
石墨金刚石石墨金刚石，，，，
设298K ，压力为p 时，石墨和金刚石正好能平衡共存，则：
'111222'12
()
()
p p p
p
G G V dp V p p G V dp V p p G G G G θ
θθθ
?≤?==-?==-?=?+?+???
333
12
62901.311
11
()1210(
)2.26010 3.51310
1530.21015102G
p p M Pa p θρρ-?-≥
=
-?-??=?≥大气压
22. 101325Pa 压力下，斜方硫和单斜硫的转换温度为368K ，今已知在273K 时，S(斜方)→S （单斜）的ΔH ＝mol,在273～373K 之间硫的摩尔等压热容分别为
C p,m (斜方) = + J/K ·mol; C p,m (单斜) = + J/K ·mol ，求(a)转换温度368K 时的ΔH m ；（2）273K 时转换反应的ΔG m 。 解：
368273
22()15.150.0301(17.240.0197)
2.090.0104(368)(273)0.0104
322.17 2.09(368273)(368273)2
440.27/p r m r m p a C T T T H K H K C dT
J mol
?=+-+=-+?=?+?=-?-+-=?
273368(368)440.27
()(368) 1.1964/368368
(273)(368)273
1.1964(
2.09)ln 0.0104(273368)
368
0.85/r m r p
r r H K b S K J K mol
C S K S K dT
T J K mol
??=
==???=?+=+-+?-=??
(273)(273)(273)322.172730.8590.12/r r m r G K H K T S K J mol
?=?-?=-?=
23. 1mol 水在373K 、恒温恒压汽化为水蒸气，并继续升温降压至为200℃、，求整个过程的ΔG （设水蒸气为理想气）。已知：C p,H2O(g) = + ×10-3 T J/K ·mol; S
H2O(g)
θ (298K) = J/K ·mol.
解：
2221322373,101.3473,50.661,()
1,()373,101.3473,101.31,()
1,()
G G K kPa K kPa mol H O l mol H O g G G K kPa K kPa mol H O g mol H O g ????→
?↓?↑???→
123147347332,373
373
3
22050.66ln 8.314473ln 2725101.3
(30.5410.2910)10.291030.54(473373)(473373)
2
3489.27p m G p G nRT J p H n C dT T dT J
--?=?==?=-?==+??=?-+?-=?
?
473
,2473373373
3
4733733(30.5410.2910)473
30.54ln 10.2910(473373)8.279/373
p m
K K C S S S n dT
T T dT T
J K mol
θθ
--?=-=+?==+?-=??
? 373
,373298298
34733732373
188.7230.54ln 10.2910(373298)
298
196.35/204.63/p m
K K K K C S S dT
T J K mol
S S S J K mol
θθ
θθ-=+=++?-=?=+?=??
2224731373123
()
3489.27(473204.63373196.35)20062.13020062.13272522.79K K G H T S T S J
G G G G kJ
θθ?=?--=-?-?=-?=?+?+?=--=-
24. 计算下述化学反应在100kPa 下，温度分别为及时的熵变各是多少？设在该温度区间内各C p,m 值是与T 无关的常数。
C 2H 2 (g, p θ) + 2H 2 (g, p θ) → C 2H 6 (g, p θ) 已知: S m θ(J/K ·mol) C p,m (J/K ·mol) 解：
26222
298.15398.15,398.15298.15298.152229.49200.822130.59232.51/398.15
232.51(52.6543.93228.84)ln
298.15
246.67/r K C H C H H p m
r K r K S S S S J K mol
C S S dT
T
J K mol
θθθθθθ
?=--=--?=-???=?+=-+--??=-??
25. 反应CO (g) + H 2O (g) = CO 2 (g) + H 2 (g), 自然力学数据表查出反应中各物质Δf H m θ, S m θ及C p,m ，求该反应在和1000K 时的Δr H m θ, Δr S m θ及Δr G m θ。
解：
222298326322331000298130.684213.74197.674188.82542.08/9.46/52.9410/34.1710/(1000298)(1000298)23
34.87/r K H CO CO H O
r K r K r S S S S S J K mol a J K mol b J K mol c J K mol b c
H H aT kJ mol S θθθθ
--?=+--=+--=-??=-??=???=-?????=?+?+-+-=-?221000298100010001000ln (1000298)(1000298)298.152
32.08/ 2.79/K r K r K r K r K T c
S a b J K mol
G H T S kJ mol
?=?+?+?-+-=-??=?-?=-
26. 指出下列式子中哪个是偏摩尔量，那个是化学势？
,,,,,,,,,,,,,,();();();();();();().j j j j j j j T p n T V n T p n S V n i i i i S p n T p n T V n i i i
F G H U
n n n n H V F n n n ??????????????
解：
,,,,,,,,,,,,();();()();();().
j j j j j j T p n T p n T p n i i i
S V n S p n T V n i i i
F H V n n n U H F
n n n ????????????偏摩尔量：。
化学势：
27. 对遵从范德华气体方程（p + a /V 2）(V - b ) = nRT 的实际气体，证明：
2()T
U a V V ???
= ????
证明：
222(
)()()()(1)
()()1
()T T V V T dU TdS pdV
U S p T p dA SdT pdV V V T
p
T p T a p V b nRT T V
nR
nR T T V b
U nRT a a p p p V V b V V =-????=-=--=?????=-?+-=??=?=??-?=-=+-=?-T V V S 由得：（）V 两边对微分：p p （V －b ）()()带入（）得：
题28～33有关偏摩尔量和化学势的习题不要求做。
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
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 ：
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。
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
热力学第二定律复习题及答案
热力学第二定律复习题集答案 1 理想气体绝热向真空膨胀，则： A.ΔS = 0，W = 0 C.ΔG = 0，ΔH = 0 D.ΔU = 0，ΔG = 0 2. 方程2 ln RT H T P m βα?=d d 适用于以下哪个过程?A. H 2O(s)= H 24Cl (s)= NH 3(g)+HCl(g) D. NH 4Cl(s)溶于水形成溶液 3. 反应 FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe (s) 的?H 为正, ?S 为正（假定?r H ，?r S 与温度无关），下列说法中正确的是 ）: A. 低温下自发，高温下非自发； D. 任何温度下均为自发过程 。 4. 对于只作膨胀功的封闭系统 p T G ??? ???? 的值:A 、大于零； C 、等于零； D 、不能确定。 5．25℃下反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)θH ?= - 90.6kJ ·mol -1，为提高反应的平衡产率，应采取的措施为 。 A. 升高温度和压力 B. D. 升高温度，降低压力 6．ΔA=0 的过程应满足的条件是: A. 逆绝热过程 B. 等温等压且非体积功为零的过程 C. 7.ΔG=0 A. 逆绝热过程 C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 8.关于熵的性质 A. 环境的熵变与过程有关 B. D. 系统的熵等于系统内各部分熵之和 9. 在一绝热恒容的容器中, 10 mol H 2O(l)变为10 mol H 2O(s)时,: A. ΔS B. ΔG C. ΔH 10．在一定温度下，发生变化的孤立系统，其总熵 : A. 不变 B. C. 总是减小 11. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中: A. ΔS=0 U=0 12．在0℃、101.325KPa 下，过冷液态苯凝结成固态苯，) <0 D. △S + △S(环) <0 13. 理想气体绝热向真空膨胀，则： A. ΔS = 0，W = 0 C. Δ 14. ?T)V = -S C. (?H/?p)S 15.任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T ?V H m m /?，式中?V m 及?H m V ?V m < 0，?H m < 0 ； C.；或? V m < 0，?H m > 0 16.系统进行任一循环过程 C. Q=0 17.吉布斯判据可以写作： T, p, W ‘=0≥0 D. (dG) T, V , W ‘=0≥0 18.亥姆霍兹判据可以写作： T, p, W ‘=0 T, p, W ‘=0≥0 D. (dA) T, V , W ‘=0≥0 19. 的液固两相平衡，因为 V m ( H 2m 2H 2O( l )的凝固点将： A.上升； C.不变； D. 不能确定。 20．对于不作非体积功的均相纯物质的封闭体系，下面关系始中不正确的是：A.T S H p =??? ???? B.S T A V -=??? ???? C.V p H S =???? ???? D. p V U S =??? ???? 21. 373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(l)，令其与373.2 K 的大热源接触并向真空容器蒸发，变为373.2 K 和101.325 kPa 下的1 mol H 2O(g)， 对这一过程可以判断过程方向的是:A. Δvap S m （系统） B. Δvap G m D. Δvap H m （系统） 22. 工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率: ；D.100 %。 23．某体系进行不可逆循环过程时:A. ΔS(体系) >0， ΔS(环境)< 0B. ΔS(体系) >0， ΔS(环境) >0 C. ΔS(体系) = 0， ΔS(环境 24.N 2和O 2混合气体的绝热可逆压缩过程中:A. ΔU = 0 B. ΔA = 0 D. ΔG = 0 25.单组分体系，在正常沸点下汽化，不发生变化的一组量是:A. T ，P ，U B.H ，P ，U C. S ，P ，G 26.封闭体系中，W ’ = 0，恒温恒压下进行的化学反应，可用下面哪个公式计算体系的熵变: A. ΔS = Q P /T B. ΔS = Δ D. ΔS = nRTlnV 2/V 1 27.要计算298K ，标准压力下，水变成水蒸汽(设为理想气体)的ΔG ，需知道的条件是: A. m p C ?(H 2O 、l) 和m p C ? (H 2O 、g) B.水的正常沸点下汽化热Δ vap H m 及其熵变 D. m p C ? (H 2O 、l) 和m v C ? (H 2O 、g) 及Δvap H m 28.由热力学基本关系可以导出n mol 理想气体B 的()T S V ??为:A. nR/V B. –nR/P C. nR D. R/P 29. 在等温等压下，当反应的1m r mol KJ 5Δ-?= G 时，该反应: A. 能正向自发进行 B. D. 不能进行 30. 在隔离系统中发生一自发过程，则系统的ΔG 为:A. ΔG = 0 B. ΔG > 0 C. ΔG < 0
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 - =??)(
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
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；
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。
物理化学热力学第二定律题目及答案
北京大学物理化学热力学考题考题 命题人：苏泽彬 学号：1000010306 一、选择题（20） 1. ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温 (B)等压 (C) 等非体积功为零 (D) 可逆过程 答案：A,B,C,D 2. 对任一过程，与反应途径有关的是 (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：BCD 3下列四个关系式中哪几个是麦克斯韦关系式？ (A) (B) (C) (D) S p p S T V p T T V T V V S p S S p S V V T p T ????????????== ? ? ? ?????????????????????????==- ? ? ? ????????????? 答案：BCD 4．氮气进行绝热可逆膨胀，错误的是 ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA ＝０ (D) ΔＧ＝０ 答案：ACD 5．关于吉布斯函数G, 下面的说法中正确的是 (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：BCD 二、填空题（20） 1一切自发变化都有一定的方向和限度，都不会自动逆向进行。自发变化是热力学的不可逆过程。 2卡诺热机在两个热源之间,通过一个有两个恒温可逆过程和两个绝热可逆过程所组成的特殊可逆循环工作时，热转化为功的比率最大. 3孤立体系的熵永远不会减少 4在绝对0K ，任何纯的完美晶体的S 为零。
热力学第二定律试题
热力学第二定律试题 (一)填空题(每题2分) 1气体经绝热不可逆膨胀，S 0 ;气体经绝热不可逆压缩，S 0 。(填＞、＜、=，下同) 2. 1mol单原子理想气体从P i、V i、T i等容冷却到P2、V、T2,则该过程的U 0 ，S 0 ，W 0 3. 理想气体的等温可逆膨胀过程中，S_J , G 0 , U 0 , H 0 。(填＞、＜、=) 4. imol液态水在373K、P0下汽化为水蒸气，则S_0 , G_0 , U_0 , H_0。(填＞、＜、=) 5 ?热力学第二定律告诉我们只有___________ 过程的热温商才与体系的熵变相目等，而不可逆过程的热温商 体系的熵变。 6 ?在等温等压，不作其它功的条件下，自发过程总是超着吉布斯自由能________ 的方向进行，直到自由 能改变量为零就达到了___________ 态。 (二)单项选择题 (每题1分) 7?根据热力学第二定律的表述，下列说法错误的是( ) (A) 第二类永动机服从能量守恒原理(B) 热不能全部转化为功而不引起其他变化 (C) 热不能全部转化为功(D) 从第一定律的角度看，第二类永动机允许存在 &关于自发过程方向性的说法错误的是( ) (A) 功可以自发的全部转变成热，但热却不能全部转化为功而不留下其它变化 (B) 一切自发过程都是不可逆过程(C) 一切不可逆过程都是自发过程 (D) 功转变成热和其它过程一样具有方向性 9.工作在393K和293K的两个大热源的卡诺热机，其效率为( ) (A) 83% (B) 25% (C) 100% (D) 20% 10.在可逆循环过程中，体系热温商之和是() (A) 大于零(B) 小于零(C) 等于零(D) 不能确定 11 .理想气体等温可逆膨胀过程，( ) (A) 内能增加(B) 熵不变(C) 熵增加(D) 内能减 少 12 .某体系在始态A和终态B之间有两条途径：可逆I和不可逆H,此时有( ) 13. 下列说法错误的是( ) (A) 孤立体系发生的任意过程总是向熵增大的方向进行 (B) 体系在可逆过程中的热温商等于体系熵变(C) 不可逆循环过程的热温商小于熵变 (D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商 14. 热力学第二定律的表达式为dS》Q/T环，则( ) (A) 始、终态相同时，不可逆过程的熵变小于可逆过程的熵变 (B) 如果发生某一过程，体系的熵变与热温商相等，则该过程为不可逆过程 (C) 对于孤立体系，dS＞0 (D) 在某些情况，可能有dS w Q/T环 15 . 300K时，1mol理想气体由A态等温膨胀到B态，吸热，所作的功为A到B等温可逆膨胀功的1/3，则体系的S^( ) -1 -1 -1 -1 (A) ?K(B) J ?K(C) ?K (D) J ?K 16. 2mol单原子理想气体，等压由300K升温至600K,其S%( ) -1 -1 -1 -1 (A) J ?K(B) J ?K(C) J ?K (D) J ?K 17?在标准压力时，苯的沸点为，1molC6H(l )完全汽化为同温同压下的苯蒸气。已知苯的正常汽化热为?K -1则过程的S^( ) -1 -1 -1 -1 (A) S A=S B (B) Q i /T = Q n /T (C) S i= S n (D) S i = Q II