习题册第二章参考答案2017-1

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20． 理想气体自状态 1（p1，V1，T）恒温膨胀至状态 2（p2，V2，T），则此过程的
A、 ΔF > ΔG
B、ΔF < ΔG
C、ΔF = ΔG
D、无法确定
解释:理想气体等温过程,⊿U=0, ⊿H=0,⊿F=⊿U-⊿(TS)=T⊿S,⊿G=⊿H-⊿(TS)=T⊿S。
8． 对于克劳修斯不等式
，判断不正确的是
A、
，必为可逆过程或处于平衡状态 B、
C、
，必为自发过程
D、
，必为不可逆过程 ，不可能自动发生的过程
9． 熵判据的适用范围是 A、 开放系统 C、 孤立系统
B、封闭系统 D、所有系统都适用
10． 系统经历一个不可逆循环后
A、 系统的熵增加
B、系统吸热大于对外做功
D、 在恒压下用酒精加热某物质，该物质的熵变 S T2 Cp dT
T T1
解释：A 的正确说法是功可以全部转变为热，但热不可以全部转变为功而不引起其它改变；
C 不对，只有孤立体系或绝热体系的不可逆过程的熵不会减少(熵增原理)；D 正确的前提是
不发生相变。
5． 卡诺定理和卡诺热机（工作在高温热源 T2 和低温热源 T1 之间的热机），结论不正确的 是：
24． 下列四个关系式中，哪一个不是麦克斯韦关系式？
A、
B、
C、
D、
25． ①NaOH 溶解于水；②水溶液中，Ag+ + 2NH3(g) → [Ag(NH3)2]+；③HCl 气体溶于水， 生成盐酸；④2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g)；⑤NH4Cl(s) → NH3(g) + HCl(g) 上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是
不同物质在物状相同时，从统计热力学来看，自由度越大，熵越大。
16． 下述过程中，系统 Gibbs 能变化等于零的是
A、 理想气体绝热自由膨胀
B、孤立系统的任意过程
C、 NaCl(s)溶于水形成不饱和溶液
D、 373 K、1 atm 下水真空蒸发成等温等压的水蒸汽
解释: 等温等压条件下，系统达可逆 or 平衡时 Gibbs 能变为零。虽然 100℃、1atm 下水真
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第二章 热力学第二定律参考答案
一、选择题
1． 下列结论不正确的是： A、自然界的一切过程都遵守能量守恒定律。 B、遵守能量守恒定律的过程都能自动进行。 C、遵守能量守恒定律的过程不一定能自动进行。 D、自然界所有过程中的能量转换都遵守热功当量，即 1Car=4.184J。
S m =
Cp T
d
T
S=
C T
p
d
T
=
0
,所以答案选 B.
19． 绝热条件下，将一定量的理想气体经恒外压压缩至终态，以理想气体为研究系统，则
该过程中系统与环境的熵如何变化？
A、
，
B、
，
C、
，
D、
，
解释: 绝热体系，理想气体恒外压压缩过程不可逆, 根据熵增原理⊿Ssy >0.
绝热 Q 实 = 0. ⊿Ssur=-Q 实/T = 0.
解释：理想气体等温膨胀过程，ΔS nRln 0，∆U 0, W 0，∴ Q W 0, ∆S环
0.
30． 一定量的理想气体向真空绝热膨胀，体积 V1 从变到 V2，则熵变的计算公式为
A、 ΔS = 0
B、ΔS = nR ln(V2/V1)
C、 ΔS = nR ln(p2/p1)
D、无法计算
解释：理想气体向真空绝热膨胀是等温过程，用公式 B。
31． 在 Ar 和 N2 1:1 的混合气体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、 ΔU = 0
B、ΔF = 0
C、ΔS = 0
D、ΔG = 0 无法计算
解释：绝热可逆过程，Q 0，dS
0。
A、 ②③
B、①④
C、④⑤
D、①②
26． 某气体状态方程为
， 仅表示体积的函数，则该气体
的值
A、
B、
C、
解释：
S
V
T
p
T
V
f (V ) 0
D、不确定
27． 公式
只适用于
A、 可逆过程
B、无其他功的可逆过程
C、 等温过程
D、无化学变化无相变化的过程
解释：定义式G H TS →∆G ∆H ∆ TS）,等温→∆G ∆H T∆S。
21． 热力学基本式 dG =－SdT + Vdp 可适用的过程是
A、 298 K、101.325 kPa 的水蒸发过程
B、理想气体真空膨胀
C、 电解水制备氢气
D、反应 N2 + 3H2
2NH3 未达到平衡
解释：热力学基本公式的适用条件：非体积功为零，定组成单相封闭体系或定组成多相封 闭体系（即相变化和化学反应已达平衡）。A 为非平衡相变，C 有非体积功，D 为未达平衡 反应。
28． 在 263 K、101.325 kPa 下，1 mol 水凝结成冰的过程中，下列公式仍使用的是
A、 ΔU = TΔS
B、ΔU = TΔS + VΔp
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C、 ΔS = (ΔH – ΔG)/T
D、ΔG T, p = 0
解释：这是一个不可逆相变过程，且没法设计成同条件下的可逆相变，所以ΔG , 不为零， D 排除；A 选项需要等温等容条件，排除；B 选项需要理想气体等温压力改变，体积近似不
15． 同温、同压下，熵最大的是
A、 H2O(g)
B、H2O(l)
C、H2(g)
D、He(g)
解释:
依据规定熵的计算公式
S (T )
Tf 0
C
p(s T
)
dT
H melt Tf
Tb Tf
C p (l T
)dT
H vap Tb
T Tb
C
p( T
g
)dT
所以同一物质在不同物状时，气相的熵 液相的熵 固态的熵
空蒸发成等温等压的水蒸汽不是可逆相变，但 100℃、1atm 的 H2O(l)和 100℃、1atm 的
H2O(g)之间的相变是可逆相变⊿G=0，而 Gibbs 能是状态函数。
17． 单组分单相的封闭系统中，在恒压只做膨胀功的条件下，当温度升高时，系统的吉布
斯能将如何变化？
A、 ΔG > 0
B、ΔG < 0
B、只适用于卡诺循环
C、 除卡诺循环外的一切热机循环
D、任意可逆热机
解释：该公式是一切热机效率的计算公式，包括可逆热机和不可逆热机。
4． 下列说法中，正确的是
A、 功可以全部转变为热，但热不可以全部转变为功
B、 Carnot 热机中使用任何工作物质，其热机效率均为 (T2 T1) / T2
C、 不可逆过程的熵不会减少
直径 r=150,所以以图上实线循环的可逆热机的效率 η=S圆/ S圆 S阴影 =πr ⁄ 450 ∙ 2 0.5 =0.415
12． 熵变计算公式 S nR ln 00
600
S/kJK-1
A、 理想气体恒温可逆膨胀过程
B、理想气体自由膨胀过程
C、 理想气体恒外压恒温膨胀过程
D、系统的熵变等于各部分熵变之和
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解释：熵变等于系统的可逆热温商;选项 A 易引起混淆，熵是状态函数，在始态、终态一定 的条件下，与途径无关，但此选项中并没有说明始态、终态相同，若从同一始态出发，到 不同终态, 熵变自然会与过程有关(过程包括始态、终态和途径)；选项 B，很多自发过程， 熵变大，即创造了熵；选项 D，熵是广度性质。
600
entropy of 600 kJ/K and 300 kJ/K. What is the
thermodynamic efficiency of this cycle? （该循环
T/K
的热功转换效率？）
A、 35．4%
B、52．2%
300
C、41．5%
D、（4）50．0%
解释: 温熵图上曲线下面积表示热的数值. 图中圆的
22． 373 K 和 101325 Pa 下的 1 mol H2O(l)，令其与 373 K 的大热源接触，并使其向真空器 皿蒸发，变为 373 K 和 101325 Pa 下的 H2O(g)，对于这一过程可以用以下哪个量来判 断过程的方向？
A、
B、
C、ΔG
D、ΔU
解释：G 判据用于非体积功为零的等温等压封闭体系，本题向真空蒸发，等温不等压，不
有 B 是可逆相变。
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14． 熵变计算公式 S = Qr 不能应用于下列哪一个过程？ T
A、理想气体恒温等外压膨胀。 B、H2O(s)在273.15K、标准大气压力下熔化。 C、恒温恒压条件下的电池可逆放电过程。 D、恒温恒压条件下的可逆化学反应。 解释：上述公式适用于等温条件下的简单变化过程。B 有相变，CD 都有化学变化，都不属 于简单变化过程。只有 A 是简单过程。
A、热不是物质，卡诺热机必须有工作介质。
B、所有热机中可逆卡诺机效率最高，即 (T2 T1) / T2
C、不管什么工作介质，可逆卡诺机效率都相等。
D、只有理想气体为工作介质的卡诺热机才是可逆卡诺热机。
解释：根据卡诺定理，卡诺热机的效率和工作物质无关。