物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题
物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题
热力学第二定律
解决的问题
物理变化和化学变化
过程中方向和限度问题
基本要求及主要公式 自发过程的共同特征—不可逆性，由此 引出第二定律的经验表述 一.第二定律的经验表述 1．克劳修斯说法：不能把热从低温物体传到 高温物体而不引起任何变化。 2．开尔文说法：不能从单一热源取热使之全 部变为功而不引起任何变化。或第二类永 动机是根本造不成的。
4．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可在始
末态间设计一条绝热可逆途径来计算。 (×) 5．平衡态熵最大。 (× )
6．冰在0℃，101.325kPa下，转化为液态水， 其熵变△S=△H/T＞0，所以该过程为自发 过程。 (× )
7．在等温等压下，吉布斯函数的改变量大于
零化学变化都不能进行。 (× )
p1 p2
若理想气体上式为△G=nRT㏑p2/p1
四、热力学函数的数学表达式 封闭体系，非体积功为零，可逆过程 dU=TdS-pdV
dH=TdS+Vdp
dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
练 习 题
一、判断题 以下说法对吗？ 1．自发过程一定是不可逆过程 (√)
2．熵增加过程一定是自发过程。 (×) 3．绝热可逆过程的△S=0，绝热不可逆过程 的△S＞0。 (√)
（3）熵 （4）吉布斯函数 (3)
4．1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则 （1）△G＞△A （2）△G＜△A （3）△G=△A （4）无法比较 (3)
A U T S等Biblioteka 过程: G H T S
U 0
H 0
在相同的始终态之间:△S相等
G A
5．熵变的计算 （1）封闭体系简单状态变化 a、等温可逆 △S=QR/T b、等容过程 c、等压过程
物理化学 热力学第二定律自测题
12. 在270K、pΘ下，1mol过冷水经恒温恒压过程凝结 、 过冷水经恒温恒压过程凝结 为冰，则体系及环境的熵变为 为冰， （ B ） （A）△S体系 < 0，△S环境 < 0 ） ， （B）△S体系< 0，△S环境 > 0 ） ， （C）△S体系 > 0，△S环境 < 0 ） ， ， （D）△S体系 > 0，△S环境 > 0 ）
均为恒T， 过程 过程， △S1 = △SN2 + △SAr ，均为恒 ，V过程，故： △SN2 = △SAr = 0 → △S1 = 0 又是恒T， 过程 过程， △S2 = △SN2，又是恒 ，V过程，故： △S2 = 0
16.
单原子理想气体的 CV ,m = 则
−1
∂T ∂S p
−1 −1 −1 −1 −1
∂T ∂S p
CV 1 . 5 R 3 ∂T = = = 0 .6 = ∂S V C p 2.5 R 5
17. 某非理想气体服从状态方程 pV = nRT + bp（b为大 （ 为大 于零的常数） 该气体经历恒温过程， 于零的常数），1mol该气体经历恒温过程，体积从 1 该气体经历恒温过程 体积从V 变至V 则其熵变△ 变至 2，则其熵变△S =
三、问答题 19. 欲提高卡诺机的效率， 可以增加两个热源的温差， 若增加 欲提高卡诺机的效率，可以增加两个热源的温差， 的温差为△ ， 问是保持低温热源的温度T 不变， 的温差为 △ T，问是保持低温热源的温度 1 不变 ， 来提高高温 热源的温度T 有利，还是保持高温热源的温度T 不变， 热源的温度 2有利，还是保持高温热源的温度 2不变，而降低 低温热源的温度T 有利？ 低温热源的温度 1有利？ 确定后， 答：当△T确定后，保持 2不变降低 1对提高热机效率有利。 确定后 保持T 不变降低T 对提高热机效率有利。 因为 η = 1 −
物理化学习题2-热力学第二定律
物理化学测验（二）2003-04-12一、填空题。
在题中“____”处填上答案。
1、(本小题1分)公式的适用条件是 ， 。
2、(本小题1分)理想气体节流膨胀时， 0。
（选填 >，=，<） 3、(本小题2分)按系统与环境之间物质及能量的传递情况，系统可分为 系统、 系统、 系统。
4、(本小题2分)已知∆f H (FeO , s , 298 K) =－226.5 kJ ·mol -1； ∆f H (CO 2 , g , 298 K) =－393.51 kJ ·mol -1； ∆f H (Fe 2O 3 , s , 298 K) =－821.32 kJ ·mol -1； ∆f H (CO , g , 298 K) =－110.54 kJ ·mol -1；则 Fe 2O 3(s) + CO(g) == 2FeO(s) + CO 2(g)反应的∆r H (298 K) = 。
5、(本小题2分)某气体的C p ,m = 29.16 J ·K -1·mol -1，1 mol 该气体在等压下，温度由20℃变为10℃，则其熵变∆S = 。
6、(本小题2分)绝热不可逆膨胀过程系统的∆S 0，绝热不可逆压缩过程系统的∆S 0。
（选填 >，< 或 = ）7、(本小题5分)5 mol 某理想气体由27℃，10 kPa 恒温可逆压缩到100 kPa ，则该过程的∆U = ，∆H = ，Q = ，∆S = 。
8、(本小题2分)公式∆A=W’的适用条件是 ， 。
9、(本小题2分)1 mol 理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的∆S = 。
10、(本小题2分)一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为R 的电阻丝，以电流I 通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个 过程，当通电时间t 后，∆H = 。
热力学第二定律习题
（2） 此过程的始、终态与（1）过程相同，所以 ΔUm、ΔHm、ΔFm、ΔGm、ΔSm 皆与（1）相同。 ∆U = 0, ∆H = 0, ∆Gm = 4443J, ∆S m = −14.90J ⋅ K −1 ∆Fm = −4443J, ∆Sm = 0 nRT nRT Q = W = p ⋅ ∆V = p − = −12.40kJ p1 p2 12400 ∆S = ∆S体 + ∆S环 = −14.90 + = 26.68J ⋅ K −1 298.2 7. 在中等的压力下，气体的物态方程可以写作pV（1一βp）＝nRT，式中系数β与气体的 本性和温度有关。 今若在273 K 时，将 0.5 mol O2由1013.25 kPa 的压力减到101.325 kPa，试求ΔG。己知氧的β＝－9.277×10-9 Pa-1 （原题β＝－0.00094，压力单位为atm)。 解： ∆G = ∫ Vdp = ∫
物理化学习题解答
p1 p2
1− r
T = 2 , r = 1.4, 解之T2 = 497.5K T
T2
r
∆U m = ∫ CV ,m dT = CV .m (T2 − T1 ) = 4142J ⋅ mol−1
T1
∆H m = ∫ C p ,m dT = C p, m ∆T = 5799J ⋅ mol−1
−1
代入数据得： 2.
∆S = −86.67J ⋅ K
0.10 kg 283.2 K 的水与 0.20 kg 313.2 K 的水混合，求 ΔS。设水的平均比热为 4.184
kJ ⋅ K-l ⋅ kg-1。 解： 设混合后水的温度为 T，则 C p (T − T1 ) = −C ' p (T − T2 ) 代入数据求得 T=303.2K 水的熵变为： ∆S1 = ∫
物理化学热二律练习题
热力学第二定律练习题1．关于热力学第二定律，下列说法不正确的是：A. 第二类永动机是不可能制造出来的B. 把热从低温物体传到高温物体，不引起其它变化 是不可能的C. 一切实际过程都是热力学不可逆过程D. 功可以全部转化为热，但热一定不能全部转化为功2．应用克劳修斯不等式 Q dS T δ≥环判断，下列不正确的是： A.QdS T δ=环必为可逆过程或处于平衡状态 B.Q dS T δ>环必为不可逆过程 C.Q dS T δ>环必为自发过程 D.QdS T δ<环违反卡诺定理和第二定律，过程不可能发生3．下列计算熵变公式中，错误的是：A. 水在25℃、p ө下蒸发为水蒸气：T G H S Δ−Δ=Δ B. 任意可逆过程： RT Q δdS ⎟⎠⎞⎜⎝⎛= C. 环境的熵变：环体系环境T Q S −=ΔD. 在等温等压下，可逆电池反应：T H S Δ=Δ4．一理想气体与温度为T 的热源接触，分别做 等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀到达同一终态， 已知 ，下列式子中不正确的是：Ir R 2W W =A.B ．Ir R S S Δ>ΔIr R S S Δ=ΔC. T Q S Ir R 2=Δ D. (等温可逆)总S Δ0=Δ+Δ=环体S S 总S Δ(等温不可逆)0>Δ+Δ=环体S S5．在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化：A ．不变 B. 可能增大或减小C ．总是增大 D. 总是减小6．某系统经历一个不可逆循环后，下列正确的是A. ΔS体＞0，ΔS环＞0B. ΔS体＝0，ΔS环＝0C. ΔS体＞0，ΔS环＝0D. ΔS体＝0，ΔS环＞07．一定量理想气体经绝热恒外压压缩至终态，这时系统和环境的熵变应为A. ΔS体＞0，ΔS环＞0B. ΔS体＜0，ΔS环＜0C. ΔS体＞0，ΔS环＝0D. ΔS体＜0，ΔS环＝08．实际气体CO2经节流膨胀后温度下降，则：A. ∆S(体) > 0，∆S(环) > 0B. ∆S(体) < 0，∆S(环) > 0C. ∆S(体) > 0，∆S(环) = 0D. ∆S(体) < 0，∆S(环) = 09．实际气体进行绝热自由膨胀，ΔU和ΔS的变化为A. ΔU＝0，ΔS＞0B. ΔU＜0，ΔS＜0C. ΔU＝0，ΔS＝0D. ΔU＞0，ΔS＞010．1mol理想气体从p1、V1、T1分别经：(a) 绝热可逆膨胀到p2、V2、T2；(b) 绝热恒外压膨胀到p3、V3、T3，若p2 = p3，则A. T3＝T2，V3＝V2，S3＝S2B. T3＞T2，V3＜V2，S3＜S2C. T3＞T2，V3＞V2，S3＞S2D. T3＜T2，V3＞V2，S3＜S211．n mol某气体的恒容下由T1加热到T2，其熵变为ΔS1，相同量的气体在恒压下由T1加热到T2，其熵变为ΔS2，则ΔS1与ΔS2的关系为A. ΔS1 >ΔS2B. ΔS1 =ΔS2C. ΔS1 <ΔS2D. ΔS1 =ΔS2 = 012．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变∆S = l0 J·K-1，若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/10，该变化中从热源吸热：A. 5000JB. 500JC. 50JD. 100J13．由1mol理想气体A[C V，m(A)＝2.5R]与1mol理想气体B[C V，m(B)＝3.5R]组成理想气体混合物。
物化练习（热力学第二定律）厦门大学物化试题
物化练习（热⼒学第⼆定律）厦门⼤学物化试题物理化学练习(热⼒学第⼆定律2006.4)⼀、选择题 (共18题)1.公式dG = -SdT + Vdp 可适⽤下述哪⼀过程:(A) 298K 、101325Pa 下的⽔蒸发过程 (B) 理想⽓体真空膨胀 (C) 电解⽔制取氢(D) N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)未达平衡2.理想⽓体在等温条件下，经恒外压压缩⾄稳定，此变化中的体系熵变 S 体及环境熵变S环应为：3. 在101.3 kPa 下,110C 的⽔变为110C ⽔蒸⽓吸热Q p ,在该相变过程中下列哪个关系式不成⽴？()(A) S 体 > 0 (B) S 环不确定 (C) S 体 + S 环〉0 (D)S 环 < 04. 某体系分A,B 两部分，这两部分的热⼒学概率分别为A 和B ,则整个体系的微观状态数与 A , B 的关系为：( )(A ) = A B ( B ) = B / A (C)= A + B( D )= B — A5.下列对物质临界点性质的描述哪⼀个是错误的( )(A) 液相摩尔体积与⽓相摩尔体积相等 (B) 液相与⽓相的临界⾯消失(C) 汽化热为零(D) 固、液、⽓三相共存6.2 mol 液态苯在其正常沸点(353.2 K)和101.325 kPa 下蒸发为苯蒸⽓，该过程的△vap F等于( )(A) 23.48 kJ (B) 5.87 kJ (C)2.94 kJ(D) 1.47 kJ7.下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变△ S = △ H 相变/T 相变(2) 体系经历⼀⾃发过程总有dS > 0(3) ⾃发过程的⽅向就是混乱度增加的⽅向(A)S 体 > 0 , S 环 < 0(C) S 体 > 0 , S 环=0 (B)S 体 < 0 , S 环〉0(D) S 体 < 0 , S 环=0(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零两者都不正确者为： (A)(1) ，(2)(B) (3)，(4) (C) (2)， (3)(D) (1)， (4)8.将氧⽓分装在同⼀⽓缸的两个⽓室内,其中左⽓室内氧⽓状态为p 1=101.3 kPa , V 1=2dm 3,p 2=101.3 kPa,V 2=1 dm 3,T 2=273.2 K ；现将⽓室中间的隔板抽掉分混合。
大学物理化学第02章 热力学第二定律
D.484.2 J
2 V
20.ΔH=Qp 适用于下列哪个过程（ ）
A.理想气体从 100kPa 向真空膨胀 B.273K、100kPa 下冰融化成水
C.298K、100kPa 下 电解硫酸铜水溶液 D.气体从状态Ⅰ等温可逆变化到状态Ⅱ。
21.当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则（ ）。
A.焓不变 B.内能增加 C.焓增加
A.吸收热量 40J
B.吸收热量 360J C.放出热量 40J
D.放出热量 360J
3. 理想气体经等温可逆和等温不可逆膨胀两条途径，从状态Ⅰ到状态Ⅱ，试判断下例关系式哪 个成立？(只考虑数值) ( )
A.Q1>Q2
B.W1>W2 C. W1<W2 D.(Q1+W1) >(Q2+W2 )
4.某理想气体绝热封闭体系在接受了环境所做的功之后，其温度：( )
18. 在一绝热箱中置一隔板，将其分为左右两部分，如图所示。今在左右两侧分别通入温度 与压力皆不相同的同种气体，当隔板抽走后气体发生混合。若以气体为系统，则（ ）。
A. Q=0,W=0, ΔU=0 C.Q=0,W<0, ΔU>0
B.Q<0,W=0, ΔU<0 D.Q<0,W>0, ΔU<0
绝热壁
T1、p1
-5-
A.r Hm 为 H2O(l)的生成热
B.r Hm 为 H2 (g)的燃烧热
C. r Hm与反应的rUm数值不等 D.ΔH 与r Hm数值相等
42.对一化学反应，若已知其 CP = (∑Cp)产物 - (∑Cp)反应物 >0，则（ ）
A.ΔH 随温度升高而减少
B.ΔH 随温度升高而增大
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案第二章 热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
4．绝热可逆过程的∆S = 0，绝热不可逆膨胀过程的∆S > 0，绝热不可逆压缩过程的∆S < 0。
5．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。
6．由于系统经循环过程后回到始态，∆S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中∆S = 0，不可逆过程中∆S > 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10．自发过程的熵变∆S > 0。
11．相变过程的熵变可由T H S ∆=∆计算。
12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变TH S ∆=∆>0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。
19．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。
20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，∆U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。
21．是非题：⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。
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四、热力学函数的数学表达式 封闭体系，非体积功为零，可逆过程
dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
练习题
一、判断题 以下说法对吗？
1．自发过程一定是不可逆过程 (√)
2．熵增加过程一定是自发过程。 (×)
2．1mol理想气体绝热向真空膨胀体积扩大1倍， 则此过程的△S体+△S环（ ）>0，
△S环（ = ）0。
3．在绝热体积恒定的容器中，发生一化学反应， 使容器中温度压力都增加了，则该过程的 △U（ ）= 0，△H（ >）0， △S（ > ）0, △A（ < ）0。
UQW0 H UV p0
S0(绝 热 不 可 逆 ) A U （ T 2S 2- T 1 S 1 ） 0
S孤52JK10
2．有一绝热体系，中间隔板为导热壁，右边 容器为左边容器的2倍，已知气体的 Cvm=28.03J·mol-1，试求
解: S 体 C p ln T T 1 2 1 0 0 0 4 .1 8 ln 3 2 7 8 3 3 1 1 5 5 J m o l 1
S 环 1 0 0 0 4 .1 3 8 7 3 ( 3 7 3 2 8 3 ) 1 0 0 9 J K 1 S孤146JK1
∵熵是状态函数，∴△S体同上
二、熵
1．第二定律的数学表达式：dS≥δQ/T 2．熵与热力学几率之间的关系：S=k㏑Ω
3．熵判据：使用条件孤立体系或绝热过程
dS≥0或△S≥0
自 发
可
逆
4．热力学第三定律：在绝对零度，排列的 很整齐的完美晶体的熵值为零 limS（完美晶体）=0
T→OK 由此得到了物质的规定熵和标准熵，解 决了化学反应熵变的计算问题
等温 -△A≥-W，
等温等容非体积功为零 △A≤0
< 0 自 发
=
0
可
逆
2．吉布斯函数 G=H-TS
等温等压 -△G≥-W’，
等温等压非体积功为零 △G≤0
自 发
可
逆
3．△G和△A的计算 任意过程 △G=△H-△（TS） 等温过程 △G=△H-T△S 等熵过程 △G=△H-S△T
p2
组成不变均相封闭体系等温过程 G V d p p1
(4)相变化 △S= △H/T（可逆相变）
(5)化学变化：298K，标准状态下，化学反应 熵变的计算 △rSm（298）=∑υBSm（298）
化学反应任意温度下熵变的计算 △rSm(T)=△rSm（298）+∑υB△rCpm（B）/T
三、亥姆霍兹函数和吉布斯函数
1．亥姆霍兹函数 A=U-TS
8．绝热过程和等熵过程一样？ (×)
二、选择题
1．理想气体在绝热可逆膨胀中 （1）内能增加 （2）熵不变 （3）熵增大 （4）温度不变 (2)
2．1mol理想气体在TK时，经一等温可逆膨 胀过程则对于体系
（1）△U＞0 （2）△S=0
（3）△S＞0 （4）△S＜0
(3)
3．1mol纯液体在其正常沸点时完全汽化， 该过程中增大的量是
∵T2＞T1 S2＞S1
4．已知某系统从300K的恒温热源吸热1000J， 体系的熵变为△S=10J·K-1，则此过程为
（ 不可逆 ）。注：填可逆与不可逆
△S=10J·K-1 S环 Q T 3 1 0 0 0 00 3.33JK 1
S孤 0
四.计算
1．已知水的比恒压热容Cp=4.184J·g-1·K-1 今有1kg10℃水，经下述三种不同过程变成 100℃的水，求各个过程的△S体、△S环、 △S孤 （1）体系与100℃的热源接触 （2）体系先与55℃热源接触至平衡，再与 100℃热源接触 （3）体系先后与40℃、70℃热源接触至平 衡，再与100℃热源接触
S 环 1 0 0 0 3 2 4 8 .1 8 4 5 1 0 0 0 3 7 4 3 .1 8 4 5 1 0 7 9 J K 1
S孤76.5JK10
S 环 1 0 0 0 3 1 4 3 . 1 8 3 0 1 0 0 0 3 4 4 3 . 1 8 3 0 1 0 0 0 3 7 4 3 . 1 8 3 0 1 1 0 3 J K 1
三、填空
1．指出下列过程中△U、△H、△S、△A、△G 何者为零？
（1）理想气体卡诺循环（ 都为零 ）。 （2）H2（g）和O2（g）在绝热钢瓶中发生反应
（ △U ）。 （3）液态水在373.15K和pθ下，蒸发为气
（ △G ）。 （4）理想气体向真空膨胀（ △U, △H ）。 （5）理想气体绝热可逆膨胀（ △S ）。 （6）理想气体等温可逆膨胀（ △U, △H ）。
第二章
热力学第二定律
解决的问题
物理变化和化学变化 过程中方向和限度问题
基本要求及主要公式 自发过程的共同特征—不可逆性，由此
引出第二定律的经验表述
一.第二定律的经验表述 1．克劳修斯说法：不能把热从低温物体传到
高温物体而不引起任何变化。 2．开尔文说法：不能从单一热源取热使之全
部变为功而不引起任何变化。或第二类永 动机是根本造不成的。
（1）蒸汽压 （2）汽化热
（3）熵
（4）吉布斯函数
(3)
4．1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则 （1）△G＞△A （2）△G＜△A （3）△G=△A （4）无法比较 (3)
A U T S G H T S
等温过程: U 0 H 0
在相同的始终态之间:△S相等
GA
5．在任意可逆过程中，其值为零的量是
（1）△G （2）△H
（3）△S孤 （4情况下向真空膨胀可以断定
(1)W=0 △G＜0 △A＞0
(2)W=0 △G＜0 △A＜0
(3)W＞0△G＜0 △A＜0
(2)
(4)W=0 △G＞0 △A＜0
dT 0
U0
H0
W0
S0(绝 热 不 可 逆 )
AT〈 S0 GT〈 S0
3．绝热可逆过程的△S=0，绝热不可逆过程
的△S＞0。
(√)
4．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可在始 末态间设计一条绝热可逆途径来计算。 (×)
5．平衡态熵最大。 (×)
6．冰在0℃，101.325kPa下，转化为液态水，
其熵变△S=△H/T＞0，所以该过程为自发
过程。
(×)
7．在等温等压下，吉布斯函数的改变量大于 零化学变化都不能进行。 (×)