王淑兰 物理化学 【第2章】 热力学第二定律习题解答
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2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211TT -。
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21V 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。
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2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211TT -。
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21V 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。
11 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2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211TT -。
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21V 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。
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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2211Q T Q T =，所以理想气体可逆卡诺热机的效率等于211TT -。
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21V 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。
02-热力学第二定律 答案
二、热力学第二定律 答案- 153 -二、热力学第二定律 答案一、选择题 ( 共152题 )1. 1 分 (0624) (B)2. 1 分 (0671) (C)3. 2 分 (0675) （C ）4. 2 分 (0693) (C)(2) 应改成“隔离体系经历一自发过程总是 d S > 0”。
(3) 应改成“自发过程的方向就是使隔离体系混乱度增加的方向”。
5. 2 分 (0694) (A)因为 η1= W 1/Q = (T 3-T 1)/T 3 , W 1= Q (1-T 1/T 3)η2= W 2/Q = (T 2-T 1)/T 2 , W 2= Q (1-T 1/T 2) 所以 W 1> W 26. 1 分 (0695) (C)7. 2 分 (0696) (B)因为 绝热可逆ΔS = 0 ，绝热不可逆∆S > 0。
所以 状态函数 S 不同，故终态不能相同。
8. 1 分 (0699) (D)因为 ΔH =ΔU +Δ(pV )，在孤立体系中 ΔU = 0，但Δ(pV ) 不一定等于零。
9. 2 分 (0705) (C)因为不同热力学判据的应用条件如下：ΔU S ,V ,W f =0≢0； ΔH T ,p , W f =0≢0ΔG T ,p ,W f =0= 0≢0； ΔS 隔离≣0故只有 (C) 符合条件。
10. 2 分 (0733) (A)W = 0, ΔU = QΔH = ΔU + Δ(pV ) = Q + pV - p 1V 1= Q + pVΔS = ΔH /T = (Q + pV )/373KΔF = ΔU - T ΔS = - pVΔG = ΔH - T ΔS = Q + pV - Q - pV = 011. 1 分 (0739) (A)12. 1 分 (0742) (B)因为钢瓶恒容，并和外界无功和热的交换， 所以 ΔU = 0。
13. 1 分 (0744) (B)因为 T = pV /nR ， V ↑ ， T ↑所以 ΔS =()21//d T p T C T T ⎰ ↑14. 2 分 (0746) (C) 15. 1 分 (0747) (D) 16. 2 分 (0754) (B)17. 2 分 (0757) (D)18. 1 分 (0758)] (C)因为 (∂Δr H m /∂T )p = ΔC p ,m = 0所以 (∂Δr S m /∂T )p = ΔC p ,m /T = 019. 1 分 (0768) (A)20. 1 分 (0772) (A) 因绝热不可逆过程的ΔS 体 > 021. 2 分 (0774) (D)22. 1 分 (0776) (C) 因为 Q R = 0 故ΔS = 023. 1 分 (0785) (B) 24. 2 分 (0787) (D) 25. 2 分 (0800) (B)26. 2 分 (0630) (B) 27. 2 分 (0805) (C)二、热力学第二定律 答案- 154 -28. 2 分 (0843) (C) 由于工作物质为理想气体，所以在等温膨胀和等温压缩步骤中ΔT = 0且ΔU = 0在绝热膨胀和绝热压缩步骤中 δQ R = 0，所以ΔS = 0故理想气体的卡诺循环 U －S 图应为一矩形如 (C)。
热力学第二定律练习题答案
第二章热力学第二定律练习题答案一、判断题答案：1．对。
2．错，如绝热不可逆压缩过程。
3．错，理想气体的等温可逆膨胀ΔS > 0。
4．第1，2个结论正确，第3个结论错。
5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。
6．错，环境的熵变应加在一起考虑。
7．错，要在隔离系统中平衡态的熵才最大。
8．错。
9．不矛盾，因气体的状态变化了。
10．错，如过冷水结冰。
11．错，必须可逆相变才能用此公式。
12．错，系统的熵除热熵外，还有构型熵。
当非理想气体混合时就可能有少许热放出。
13．对。
14．错。
未计算环境的熵变；15．错，如过冷水结冰，ΔS < 0，混乱度减小，16．错，必须在等温、等压，W’ = 0的条件下才有此结论。
17．错，若有非体积功存在，则可能进行，如电解水。
18．错，此说法的条件不完善，如在等温条件下。
19．错，不满足均相系统这一条件。
20．错，不可逆过程中δW ≠ -p d V。
二、单选题答案：1. A；2. B；3. B；4. C；5. C；6. A；7. C；8. A；9.B 10.A；11.B； 12.B； 13.B； 14.C； 15.C；16.B； 17.C； 18.D； 19.D； 20.B；21.B ； 22.D ； 23.C ； 24.C ； 25.D ；三、填空题答案1. 可能增大或减小2. ∆G 。
3. 小于零4. ∆S < 0，∆G < 05. 5.76四、计算与证明1、答：（1）0.6667；（2）Q1=300kJ,－W=200kJ2、答：200 J ·K -13、答：（1）0；（2）50J ·K -1；（3）100J ·K -14、答：（1） sys S ∆=1155J ·K -1， amb S ∆=－1009J ·K -1， iso S ∆=146J ·K -1；（2） sys S ∆=1155J ·K -1， amb S ∆=－1096J ·K -1， iso S ∆=59J ·K -1；（3） sys S ∆=1155J ·K -1， amb S ∆=－1103J ·K -1， iso S ∆=52J ·K -15、答：（1）Q=21.65kJ ，△S=36.82J ·K -1， iso S ∆=15.17J ·K -1；（2）Q=15.83kJ ，△S=26.81J ·K -1， iso S ∆=10.98J ·K -16、答：（1）Q=1.729kJ ，△S=5.76 J ·K -1；（2）Q 1=－3.118kJ ，△S 1=－14.41 J ·K -1；Q 2=4.365kJ ，△S 2=－20.17 J ·K -1；Q=1.247kJ ，△S=－5.76 J ·K -1；（3）Q 1=0，△S 1=0；Q=Q 2=0.224kJ ，△S=△S 2=5.76 J ·K -1；7、答：（1）Q=1.729kJ ，△S=5.763 J ·K -1， iso S ∆=0；（2）Q=1.247kJ ，△S=5.763 J ·K -1， iso S ∆=1.606 J ·K -1；（3）Q=0，△S=5.763 J ·K -1， iso S ∆=5.763 J ·K -18、答：Q=27.44kJ；W=－6.625kJ；△U=20.79kJ；△H=29.10kJ；△S=52.30J·K-19、答：Q=－30.71kJ；W=5.763kJ；△U=－24.94kJ；△H=41.57kJ；△S=－77.86J·K-110、答：Q=－23.21kJ；W=－4.46kJ；△U=18.75kJ；△H=26.25kJ；△S=50.40J·K-111、答：Q=－19.892kJ；W=13.935kJ；△U=－5.958kJ；△H=－9.930kJ；△S=－68.66J·K-112、答：W=△U=－2.395kJ；△H=－3.991kJ；△S=10.73J·K-113、答：W=△U=29.54kJ；△H=43.60kJ；△S(A)=－8.923J·K-1；△S(B)=8.923J·K-114、答：t=57℃；△S=2.68J·K-115、答：Q=△H=1102.30kJ；W=－87.65kJ；△U=1014.65kJ；△S=3.263kJ·K-116、答：（1）p=25.664kPa；（2）Q=△U=2.2538kJ，△H=2.5104kJ，△S=9.275J·K-1 17、答：Q=－36.437 kJ；W=5.628 kJ；△U=－30.809kJ；△H=－33.746kJ；△S=－103.39J·K-118、答：217.675 J·mol-1·K-119、答：ITRcTRbTRaRTHp+∆+∆+∆+∆-=262lnln20、答：（1）A=2179.133K，B=10.84555；（2）41.719kJ·mol-1；（3）121.042kPa。
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
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VPV P γ-=∂∂)(，vmpm 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 =。