热力学第二定律习题
热力学第二定律习题
热⼒学第⼆定律习题热⼒学第⼆定律⼀、选择题1. 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。
2. 下列计算熵变公式中，哪个是错误的：(A) ⽔在25℃、p 下蒸发为⽔蒸⽓：T GH S ?-?=?；(B) 任意可逆过程：R T Q dS ??? ????= ； (C) 环境的熵变：环体系环境T Q S -=?；(D) 在等温等压下，可逆电池反应：T HS ?=?。
3. 1mol 双原⼦理想⽓体的()V T H ?是：(A) 1.5R ； (B) 2.5R ； (C) 3.5R ；(D) 2R 。
4. 下列关于卡诺循环的描述中，正确的是（） (A)卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是不可逆循环(B)卡诺循环完成后，体系复原，环境不能复原，是可逆循环(C)卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是不可逆循环(D)卡诺循环完成后，体系复原，环境也复原，是可逆循环5. 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。
6. 计算熵变的公式+=T pdV dU S 适⽤于下列：(A) 理想⽓体的简单状态变化； (B) ⽆体积功的封闭体系的简单状态变化过程；(C) 理想⽓体的任意变化过程； (D) 封闭体系的任意变化过程。
7. 等温下，⼀个反应a A + b B = d D + e E 的 ?r C p = 0，那么：(A) ?H 与T ⽆关，?S 与T ⽆关，?G 与T ⽆关；(B) ?H 与T ⽆关，?S 与T ⽆关，?G 与T 有关；(C) ?H 与T ⽆关，?S 与T 有关，?G 与T 有关；(D) ?H 与T ⽆关，?S 与T 有关，?G 与T ⽆关。
8. 熵是混乱度的量度，下列结论中不正确的是：(A) 同⼀种物质的()()()s l g m m m S S S >>；(B) 同种物质温度越⾼熵值越⼤；(C) 分⼦内含原⼦数越多熵值越⼤；(D) 0K 时任何纯物质的熵值都等于零。
热力学第二定律(习题)
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例题
将1mol、298K 的O2(g) 放在一恒压容器中，由 容器外的 13.96K 的液态 H2作冷却剂，使体系 冷却为 90.19K 的 O2 (l)。已知 O2在 90.19K 时 的摩尔气化热为 6.820 kJ·mol-1，试计算该冷却 过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。
−1
∴∆G = ∆H − ∆(TS ) = ∆H − (T2 S2 − T1S1 ) = −29488 J
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例题
(C ) ∵ ∆S = nCv ,m ln(T2 T1 ) = 1.5 R ln 2 = 8.644 J ⋅ K −1 ∴ S 2 = S1 + ∆S = 108.6 J ⋅ K
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例题
1mol He(视为理想气体) 其始态为V1＝22.4 dm3， T1＝273K，经由一任意变化到达终态，P2＝202.65 kPa，T2＝303K。试计算体系的熵变。
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例题
解: 终态的体积为 V2= nRT2/P2=8.314×303/202.65 = 12.43 dm3 该过程中体系的熵变为: ∆S = nCV, m ln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) = n3/2 Rln(T2/ T1)+nRln(V2/ V1) =1×8.314×[3/2ln(303/273)+ln(12.43/22.4)] =-3.60 J·K-1
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例题
298.15K 时，液态乙醇的摩尔标准熵为 160.7J· K -1 ·mol -1，在此温度下蒸气压是 7.866kPa， 蒸发热为 42.635 kJ·mol-1。 计算标准压力PӨ下，298.15K 时乙醇蒸气的摩尔标 准熵。假定乙醇蒸气为理想气体。
《热力学第二定律》练习题
《热力学第二定律》练习题热力学第二定律练题题目一一个绝热内有两个热源，一个热源温度为300K，另一个热源温度为600K。
中有一个导热体，初始时导热体处于300K温度状态。
导热体与热源接触后，两个热源温度分别为400K和500K。
问导热体的最终温度是多少？题目二一台工作在卡诺循环的热机从高温热源吸热2000J，排出低温热源的热量为1200J。
求该热机的效率。
题目三一个封闭系统中，两个物体分别处于300K和400K的温度，它们之间的熵变为-30J/K。
求这个系统的总熵变。
题目四一个绝热内有两个物体，物体A的温度为200K，物体B的温度为400K。
若物体A的熵变为-20J/K，求物体B的熵变。
题目五一台冰箱将室内的空气冷却至零下20摄氏度。
根据热力学第二定律，这个过程是否可行？为什么？题目六在一次可逆过程中，一个物体的内能增加了300J，同时吸收了200J的热量。
求该过程对外界做的功。
题目七一个绝热内有两个物体，初始时它们的温度分别为300K和400K。
如果两物体的热容相等，并且它们之间的传热是可逆的，请计算它们最终的温度。
题目八一台制冷机从低温热源吸收1200J的热量，并将480J的热量排出高温热源。
求该制冷机的制冷量。
题目九一台热机从高温热源吸收了200J的热量，对外做了100J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
题目十一台理想的热机从高温热源吸热1000J，对外做了500J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
以上是《热力学第二定律》的练习题，请按照自己的理解回答。
热力学第二定律练习题(章节优讲)
26．理想气体等温自由膨胀时，∆G = ∆F = 0。 27．在100℃、pθ时，1 mol水与100℃的大热源接触，使其向真 空容器中蒸发成100℃、pθ的水蒸气，此过程的∆S = ∆S(环)。
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28．系统经过不可逆循环后的熵变大于可逆循环的熵变。
29．系统从始态Ａ到达终态Ｂ经过不可逆过程后的熵变大于经 过可逆过程的熵变。
30．系统经吸热过程后的熵必然增加。
31．系统经放热过程后的熵必然减少。
32．系统经可逆放热过程后的熵必然减少。
33．理想气体绝热自由膨胀，由于系统与外界没有热量和功的 交换，所以其熵变为0。
34．熵变小于０的过程不可能自发进行。
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19．经过可逆循环后，系统和环境均恢复原态。
20．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
21．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。
22．n、P、T完全相同的二箱N2气，抽掉中间隔板, ∆S = 0。 23．22题中若一边是O2气，∆S > 0。 24．相变过程∆G = 0。
7. 系统由V1膨胀到V2, 其中经过可逆途径时做的功最多。 8. 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。
9. 理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以-pdV=0，
此过程温度不变dU=0，代入热力学基本方程dU=TdS-pdV，因而
可得dS=0，为恒熵过程 。 优质教学
2. 在什么条件下,下列等式才能成立? Q W G F TS
式中W为体积功。
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3. 理想气体恒温可逆膨胀过程△U=0,Q=W, 说明理想气体从单 一热源吸热并全部转变为功,这与热力学第二定律的开尔文表述 有无矛盾?为什么?
热力学第二定律-习题精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版四、概念题（一） 填空题1.在高温热源T 1和低温热源T 2之间的卡诺循环, 其热温熵之和()1212Q Q T T +=。
循环过程的热机效率()η=。
2.任一不可逆循环过程的热温熵之和可以表示为()0Q T δ⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰不可逆。
3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的()sys 0S ∆；()amb0S ∆。
4.系统经可逆循环后,S ∆（ ）0, 经不可逆循环后S ∆（ ）。
（填>,=,<）。
5.某一系统在与环境300K 大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ 的功,则系统与环境交换的热()Q =；()sys S ∆=；()amb S ∆=。
6.下列过程的△U 、△H 、△S 、△G 何者为零？⑴ 理想气体自由膨胀（ ）；⑵ H 2（g ）和Cl 2（g ）在绝热的刚性容器中反应生成HCl （g ）的过程( )；⑶ 在0 ℃、101.325 kPa 下水结成冰的相变过程（ ）。
⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。
⑸ 实际气体节流膨胀过程（ ）。
7.一定量理想气体与300K 大热源接触做等温膨胀,吸热Q =600kJ,对外所做功为可逆功的40%,则系统的熵变()S ∆=。
8. 1 mol O 2(p 1,V 1,T 1)和1 mol N 2(p 1,V 1,T 1)混合后，总压为2 p 1，总体积为V 1，温度为T 1，此过程的△S （ ）0（填＞，＜或＝，O 2和N 2均可看作理想气体）。
9.热力学第三定律用公式表示为：()()*m S =。
10. 根据 d G =－S d T+V d p 可知任一化学反应的（1）r m ΔTG p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭（ ）； （2）r m ΔPG T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）； （3）r m ΔPV T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭（ ）。
11.某理想气体在500 K 、100 kPa 时,其m TS p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ( )（要求填入具体数值和单位）。
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P1、V1、T1等容冷却到P2、V1、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 0,G 0,U 0,H 0;填>、<、=4．1mol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8．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Ⅱ,此时有δA S A=SB B QⅠ/T = QⅡ/TC SⅠ=SⅡD SⅠ=⎰T Q II13．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≥0D 在某些情况,可能有dS≤ 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为A ·K-1B J·K-1C ·K-1D J·K-116．2mol单原子理想气体,等压由300K升温至600K,其 S为A J·K-1B J·K-1C J·K-1D J·K-117．在标准压力时,苯的沸点为,1molC6H6l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为A J·K-1B 197 J·K-1C J·K-1D J·K-118．吉布斯自由能G的特定组合为A G=U+PV+TSB G=U-PV+TSC G=U+PV-TSD G=U-PV-TS19．关于亥姆霍兹自由能A的描述中,不正确的是AA是体系的容量性质 BA具有能量的量纲 CA是状态函数 DA具有明确的物理意义20．下列过程 G=0的过程是A 绝热可逆且W`=0的过程B 等温等容且W`=0的过程C 等温等压且W`=0的过程D 等温且W`=0的过程21．A作为判据的条件是A 绝热可逆过程B 等温等压只作体积功C 等容绝热不作非体积功D 等温等容22．300K时,某一等温过程的 G=,H=,则 S为A J·K-1B J·K-1C J·K-1D 703 J·K-123．液态水在373K和标准压力P0下汽化,则该过程A H=0B S=0C U=0D G=024．在298K时,反应H2g+Cl2g==2HClg的 G0= KJ·mol-1,S0= J·K-1·mol-1,则该反应的 H0f HCl,g为A KJ·mol-1B KJ·mol-1C KJ·mol-1D KJ·mol-125．热力学关系式dG=-SdT+VdP可适用于下列那一过程A 298K,P0的水蒸发过程B 理想气体真空膨胀C 电解水制取氢气D N2+3H2==2NH3未达到平衡26．以下性质为强度性质的是A 内能B 化学势C 自由能D 体积三简答题每题2分27．“系统达平衡时熵值最大,自由能最小”的说法正确吗为什麽28．263K的过冷水结成263K的冰,S<0,与熵增加原理矛盾吗为什麽29．可逆过程的热温商与熵变是否相等不可逆过程的热温商与熵变是否相等为什麽30．“ΔG T,P ≤0说明 G<0的过程只能在T,P一定,且W’=0条件下发生”,这种说法对吗为什麽31．指出在和P0下,液态水蒸发为水蒸气的过程中,S、A、G的符号四计算题每题8分32．2molH2g由,反抗恒外压膨胀到体积为;求S设氢气为理想气体;33．263K 和P 0下,1mol 过冷水凝固为冰,求过程中体系熵变S 已知水在273K 时的凝固热16004-⋅-='∆mol J H ,水C P,m,l = K -1 mol,冰C P,,m,S = K -1 mol34．在和P 0下进行的相变：H 2Ol,,P 0→H 2Og,,P 0,计算相变的 G,并判断能否自发进行;已知H 2Ol 在时的饱和蒸气压为3168Pa, ()1361018--⋅⨯=mol m l V m .35．温度为400K,压力为5P 0的10gHe,在外压为10P 0下进行等温压缩至10P 0;计算此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、A 、G;设He 为理想气体;36．在×105Pa 和时,把1molH 2Og 可逆压缩为液体,计算Q 、W 、U 、H 、S 、A 、G;已知在,×105Pa 下水的蒸发热为·mol -1;热力学第二定律答案 一填空题每题2分1．S>0；S>0 2．U<0；S<0；W=0 3．S>0；G<0；U=0；H=0 4．S>0；,G=0；U>0；H>0 6．可逆过程；小于 7．减小；平衡 二选择题每题1分8． C 9． C 10． B 11．C 12．C 13．C 14．D 15．C 16．B 17．D 18．D 19．C 20．D 21．C 22．D 23．C 24．D 25．C 29．B 三问答题每题2分30．答：不正确;绝热系统或隔离系统达平衡时熵值最大,等温等压不作非体积功的条件下,系统达平衡时自由能最小;本题说法忽略了前提条件;31．答：不矛盾;过冷水结成冰,S 体<0,是体系的熵变小于零;当应用熵增加原理判断这一过程是否自发过程时,还要考虑环境的熵变,即： S 隔= S 环+ S 体;所以,这与熵增加原理不矛盾;32．答：根据克劳修斯原理：任意可逆循环过程的热温商总和等于零,即：=⎰TQ Rδ;可逆循环A1 B2 A,有21=+⎰⎰ABBATQ TQ δδ ,所以⎰⎰=BABAT Q TQ 21δδ,说明,由A 始态到B 终态任意可逆过程1、2,热温商的值相等,与途径无关,于是定义为熵变;因此可逆过程的热温商等于熵变;同理,根据不可逆循环过程的热温商总和小于零,得出不可逆循环过程的热温商总和小于零;33．答：不正确;ΔG T,P ≤0只是在等温等压,非体积功为零时过程自发性的判据,并不是只在此条件下G<0;在其它条件下,G 也可小于零,如理想气体的恒温膨胀;34．答：此过程为等温等压可逆相变,G=0；液态水变成水蒸气吸热,H <0,S=0>∆TH,0>∆A ; 四计算题每题8分35．解：KnR V P T 298314.821046.24106.20233111=⨯⨯⨯⨯==- 2分 KnR V P T 447314.821038.73103.10133222=⨯⨯⨯⨯==- 2分12112,13.353.1016.202ln 314.82298447ln 314.8272ln ln-⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯=+=∆K J P P nR T T nC S m P 4分36．解：263K 的过冷水凝固成冰是一不可逆过程 H 2Ol,263K S H 2OS,263KS 1 S 3H 2Ol,273K S 2 H 2OS,273K1,,181.2263273ln 3.751ln-⋅=⨯⨯='=∆K J T T nC S l m P 2分1299.2127360041-⋅-=⨯-='∆=∆K J T H n S 2分1,,337.1273263ln 3.751ln-⋅-⨯⨯='=∆K J T T nC S s m P 2分 132155.2037.199.2181.2-⋅-=--=∆+∆+∆=∆K J S S S S 2分37．解：H 2Ol,,P 0G H 2Og,,P 0G 1 G 3H 2Ol,,3168Pa G 2 H 2Og,,3168Pa()()1612,,177.11013253168101821--⋅-=-⨯⨯=-==∆⎰mol J P P V dP V G l m P P l m 2分02=∆G 2分 121313.85913168101325ln 2.298314.8ln-⋅=⨯⨯==∆mol J P P RT G 2分 132136.858913.8591077.1-⋅=++-=∆+∆+∆=∆mol J G G G G 2分38．解：理想气体等温过程：ΔU=0,ΔH=0,()J P P nRT S T H G J P P nRT S T U A K J P P nR S J W U Q JW nRT nRT P nRT P nRT P V V P W 5763ln5763105ln 400314.85.2ln 4.14105ln 314.85.2ln83148314400314.841051015101021211210012=-=∆-∆=∆=⨯⨯⨯-=-=∆-∆=∆⋅-=⨯⨯==∆-=-∆==⨯⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=--=-外8分39．解：这是一个等温等压可逆相变过程;()1398.1082.3731067.4010.3057.3710.367.4067.40167.4010.32.373314.81-⋅-=⨯-==∆==∆=∆-=+-=+=∆-=⨯-==∆=⨯⨯===--=K J T Q S KJW A G KJ W Q U KJQ H KJ nRT PV V V P W g g l 8分。
热力学第二定律习题
第二章热力学第二定律习题一、填空题1. H2O（l）在80℃， kPa下蒸发，状态函数（U、S、H、A、G）改变值不为零的有。
2.常压下，过冷水凝结成同温度的冰，则S体 0，S总 0。
任一不可逆过程回到始态，其体系S体 0，S环 0。
4.热温商Q/T经证明为状态函数，其积分值必与熵变相等。
5. 100℃，的水蒸气变成100℃，p的液体水，ΔS ______ 0, ΔG ______ 0。
6. 选择“>”、“<”、“=”理想气体经节流膨胀，△S _____ 0，△G _____ 0.二、选择题1.在等温等压下进行下列相变：H2O (s,-10℃, p) = H2O (l,-10℃, p)在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( ) δQ/T= Δfus S(1)(2) Q= Δfus H(3) Δfus H/T= Δfus S(4) －Δfus G = 最大净功(A) (1)，(2)(B) (2)，(3)(C) (4)(D) (2)2.纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( )(A) Δvap U=Δvap H，Δvap F=Δvap G，Δvap S> 0(B) Δvap U<Δvap H，Δvap F<Δvap G，Δvap S> 0(C) Δvap U>Δvap H，Δvap F>Δvap G，Δvap S< 0(D) Δvap U<Δvap H，Δvap F<Δvap G，Δvap S< 03. 1 mol液苯，在其标准沸点下蒸发，则（）保持不变：（A）内能 (B) 蒸汽压 (C) 焓 (D) 熵（E）体积（F）汽化热（G）A （H）G4．H2（g）和O2（g）在绝热密闭钢瓶中反应生成水为零者是（）（A）ΔU(B) ΔH (C) ΔS(D) ΔG5.克劳修斯－克拉贝龙方程只适用于（）(A) 水在25℃，1atm空气中蒸发(B) 水在其标准沸点下蒸发达平衡(C) 水在其冰点时的固液相平衡(D)水在三相点时平衡6.公式－ΔG＝W′适用于（）(A) 孤立体系中的可逆过程(B) 封闭体系等温等压下可逆过程 (C) 封闭体系恒温恒容过程(E) 以上过程 7.100℃，105Pa 的水蒸气变成100℃，5×104Pa 的水蒸气，该过程的ΔG 与ΔA 的关系是（ ） A.ΔG=ΔA=0 B.ΔG=ΔA<0 C.ΔG<ΔA D.ΔG>ΔA.8. 下列各式中，哪个是化学势（ ）A.j n p T i n U ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ B.,,j i T P n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ C.j n p T i n H ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ D.,,ji T P n G n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 9. 在定温定压下，二组分混合形成理想溶液，下列哪个函数的变化值正确（ ）A.ΔS=0B.ΔV=0C.ΔG=0D.ΔA=010. 100℃，105Pa 的水蒸气变成100℃，5×104Pa 的水蒸气，该过程的ΔG 与ΔA 的关系是（ ）A.ΔG=ΔA=0B.ΔG=ΔA<0C.ΔG<ΔAD.ΔG>ΔA. 11.从热力学四个基本方程可导出VU S ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭（ ） （A ）T A V ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ （B ）P H S ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ （C ）SU V ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ （D ）P G T ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ 12. 工作在100℃和25℃的两个大热源间的卡诺热机，其效率为( ) (A)20%(B)25%(C)75%(D)100%13单原子理想气体的R )2/3(,v C m =，温度由Ｔ１变到Ｔ２时，等压过程体系的熵变P S ∆与等容过程熵变V S ∆之比是：( ) （A ）１∶１ （B ）２∶１（C ）３∶５(D)５∶３14. 下面诸式中不能称为基尔霍夫公式的是 ( ) （A ）m p pmC TH ,∆=⎪⎭⎫⎝⎛∂∆∂ （B ）⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m p m m dT C T H T H(C) ⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m V m m dT C T U T U （D ）p pC T H =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂15. 一隔板两端，左边装有25℃、1×P θ、 O 2，右边装有25℃、1×P θ、 O 2，均视为理想气体，当抽走隔板后，混合过程的ΔS 为A 、·k -1B 、0C 、·k -1D 、－·k -116. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?( )(A) Q =0 (B) W =0 (C) ΔU =0 (D) ΔH =0三、计算题1. 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p /Pa) = - (T /K) （固体） (1)lg(p /Pa) = - 1453/(T /K) （液体） (2)试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力(4) 三相点的摩尔熔化熵2. 将 K,600 kPa 的 1 mol N 2绝热可逆膨胀到100 kPa ，试求该过程的Q ,W ,ΔU ,ΔH ,ΔF ,ΔG ,ΔS ,ΔS 隔离。
第三章 热力学第二定律-练习
第三章热力学第二定律一、判断说明题：1. 什么是自发过程？实际过程一定是自发过程？答：体系不需要外界对其作非体积功就可能发生的过程叫自发性过程，或者体系在理论上或实际上能向外界做非体积功的过程叫自发过程。
实际过程不一定是自发性过程，如电解水就是不具有自发性的过程。
2. 为什么热力学第二定律也可表达为：“一切实际过程都是热力学不可逆的”？答：热力学第二定律的经典表述法，实际上涉及的是热与功转化的实际过程的不可逆性。
导使过程的不可逆性都相互关联，如果功与热的转化过程是可逆的，那么所有的实际过程发生后都不会留下痕迹，那也成为可逆的了，这样便推翻了热力学第二定律，也否定了热功转化的不可逆性，则“实际过程都是不可逆的”也不成立。
因而可用“一切实际过程都是不可逆的”来表述热力学第二定律。
3. 可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么? 不可过程的热温商与熵变是否相等？答：可逆过程的热温商即等于熵变。
即ΔS＝Q R/T(或ΔS＝∫δQ R /T )。
不可逆过程热温商与熵变不等，其原因在于可逆过程的 Q R 大于 Q Ir ，问题实质是不可逆过程熵变由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。
因此，不可逆过程熵变大于热温商。
由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定, 则ΔS 值是一定的。
4. 为什么说ΔS A →B －∑B A δQ /T ≥0，式是过程方向的共同判据? 为什么说它也是过程不可逆程度的判据?答：ΔS A →B －∑A B δQ /T ≥0，由于实际过程是不可逆的，该式指出了实际过程只能沿ΔS A →B －∑B A δQ /T 大于零的方向进行；而 ΔS A →B －∑A B δQ /T 小于零的过程是不可能发生的。
因而(2-11)式可作为过程方向的共同判据。
但不是自发过程方向的判据．(ΔS-∑δQ /T ) 的差值越大则实际过程的不可逆程度越大，因此又是不可逆程度的判据。
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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。
dao2.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10dm3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= 336.3KΔS = 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/K4. 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＝285.28KΔS = 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/K5. 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＝40670－1×8.314×373＝37.569KJ 则：Q环境＝-37.569KJΔS环境= Q环境/T=-37569/373=-100.7J/KΔS总=ΔS体系+ΔS环境=109-100.7=8.3J/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101.325 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75.3 J/K·mol和37.6 J/K·mol，273K时冰的熔化热为– 6025 J/mol。
解：1mol O2283K, V1mol H2293K，V解：设混合后温度为t K，则：1×28.03×（t - 283）= 1×28.03×（293 - t ）t = 288K 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334.7 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) = T1/(T2 – T1)）。
解：9. 有一大恒温槽，其温度为369.9K，室温为299.9K，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）/(96.9 + 273) = -11.31J/K(2) ΔS空气＝4184/(26.9 + 273) = 13.95J/K(3) ΔS总= ΔS恒温槽+ ΔS空气＝-11.31 + 13.95 ＝2.64J/K>0此过程为不可逆过程。
10. 1mol甲苯在其沸点383.2K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 = 362×0.092 = 33.304 kJW = - pe(V气－V液)≌-peV气＝-nRT = -1×8.314×383.2= -3186JΔU = Q + W = 33.304 - 3.186 = 30.118KJ等温等压过程：ΔH ＝QP ＝33.304KJ甲苯在正常沸点下变为气体，为可逆过程，则：ΔS＝QR/T = 33304/383.2 = 86.9J/K对等温相变可逆过程，ΔG＝011. 1molO2于298 K (1)由100 kPa等温可逆压缩到600 kPa,求Q、W、ΔH、ΔU、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 ＝0W = -nRTln(p1/p2) = -1×8.314×298ln(100/600) = 4443JQ = -W = -4443JΔS= QR/T = (-4443)/298 = -14.9J/KΔF=ΔG＝-TΔS=nRTln(p2/p1) = 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＝0ΔS= -14.9J/K，ΔF=ΔG＝4443J等温恒外压压缩，则V2 = nRT/p2 = 1×8.314×298/600 = 4.13LV1 = nRT/p1 = 1×8.314×298/100 = 24.78LW ＝- p外(V2-V1) = -600×(4.13-24.78) = 12.39kJQ =- W= -12.39kJΔS环境＝Q/T = 12390/298 = 41.58J/KΔS孤立＝ΔS＋ΔS环境＝-14.9＋41.58＝26.68J/K12. 298K，1mol O2从100 kPa绝热可逆压缩到600kPa，求Q、W、ΔH、ΔU、ΔG、ΔS。
已知298K氧的规定熵为205.14 J/K·mol。
（氧为双原子分子，若为理想气体，Cp,m = 3.5R, γ=1.4）解：13. 273K，1 MPa，10 dm3的单原子理想气体，绝热膨胀至0.1 MPa，计算Q、W、ΔH、ΔU、ΔS。