热力学第二定律习题

1.在孤立系中，bai能量总是从有序到无序。du表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵zhi来描述混乱的状态。dao

2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。克劳修斯表述：不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。

3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面，如进化论的证明方面也起作用。用生动的语句描述就是：你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。扩展资料：①热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。③从分子运动论的观点看，作功是大量分

子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。一个不受外界影响的孤立系统，其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行，从此可见热是不可能自发地变成功的。④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。⑤根据热力学第零定律，确定了态函数——温度；根据热力学第一定律，确定了态函数——内能和焓；根据热力学第二定律，也可以确定一个新的态函数——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述。热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据，其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下：1、可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。2、当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。3、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示，也可以通过第三个体系的温度来表示。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1519.9 kPa，经等温膨胀最后体积变到10 dm3，计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。

解：

2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10

dm3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 = nRln(V2/V1)＝1×8.314×ln10 = 19.14J/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19.14J/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. 0.5 dm3 343K水与0.1 dm3 303K水混合，求熵变。

解：水的混合过程为等压变化过程，用ΔS = nCp,mln(T2/T1)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ΔSh加上低温水的熵变ΔSc。

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 = nCp,m (T2 - T1) = (0.1ρ/M) Cp,m (T终-303) = (0.5ρ/M) Cp,m (343-T终)

T终= 336.3K

ΔS = ΔSh +ΔS c = (0.5ρ/M) Cp,mln(336.3/343) + (0.1ρ/M)

Cp,m ln(336.3/303)

= (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303)

= 2.35J/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Cp,m＝24.14J/K·mol, 原子量为118.71，水的Cp,m=75.31J/K·mol。

解：先求锡和水的终态温度T终

Q ＝n锡Cp,m，锡(473-T终) ＝n水Cp,m，水（T终－283）(250/118.71) × 24.14 × (473-T终) = (1000/18) × 75.13 ×（T终－283）

T终＝285.28K

ΔS = ΔSh+ ΔSc ＝n锡Cp,m，锡ln(285.28/473) + n水Cp,m，水ln(285.28/283)

= (250/118.71)×24.14 ln(285.28/473)+ (1000/18)×75.31 ln(285.28/283)

= 7.865J/K

5. 1mol水在373K和101.325kPa向真空蒸发，变成373K和101.325kPa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40.67KJ/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