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
各状态函数的变化值哪个为零？ (
(A) △rUm (B) △rHm
)
(D) △rGm
(C) △rSm
7. 在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气 体，此过程的熵变为：( ) (A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定
8. 在 270K,101.325kPa 下，1mol过冷水经等温等压过程凝结为 同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为：( ) (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 9. 已知某可逆反应的 (△rHm/T)p= 0，则当反应温度降低时其 熵变 △rSm（ ） (A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断 10. 在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函
7.封闭绝热循环过程一定是个可逆循环过程，此说法对吗？为什 么？
8.凡是 △S > 0 的过程都是不可逆过程，对吗？为什么？ 9. 任何气体不可逆绝热膨胀时其内能和温度都要降低，但熵值 增加。对吗？任何气体如进行绝热节流膨胀，气体的温度一定 降低，但焓值不变。对吗？ 10. 一个理想热机，在始态温度为 T2的物体A和温度为T1的低温
三、填空题 1．指出下列各过程中，物系的∆U、∆H、∆S、∆A、∆G中何者 为零？ ⑴ 理想气体绝热自由膨胀过程；( ) ⑵ 实际气体节流膨胀过程；( ) ⑶ 理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； ( ) ⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；( ) ⑸ 0℃、pθ 时，水结成冰的相变过程；( ) ⑹ 理想气体卡诺循环。( )
热力学第二定律习题
第二章热力学第二定律一、思考题1. 任意体系经一循环过程△U，△H，△S，△G，△F 均为零，此结论对吗？2. 判断下列说法是否正确并说明原因(1) 夏天将室内电冰箱门打开，接通电源，紧闭门窗(设墙壁、门窗均不传热),可降低室温。
(2) 可逆机的效率最高，用可逆机去拖动火车，可加快速度。
(3) 在绝热封闭体系中发生一个不可逆过程从状态I→II，不论用什么方法体系再也回不到原来状态I。
(4) 封闭绝热循环过程一定是个可逆循环过程。
3. 将气体绝热可逆膨胀到体积为原来的两倍。
此时体系的熵增加吗？将液体绝热可逆地蒸发为气体时，熵将如何变化？4. 熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。
此结论对吗？5. 体系由平衡态A 变到平衡态B，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变，对吗？6. 凡是△S > 0 的过程都是不可逆过程，对吗？7. 任何气体不可逆绝热膨胀时其内能和温度都要降低，但熵值增加。
对吗？任何气体如进行绝热节流膨胀，气体的温度一定降低，但焓值不变。
对吗？8. 一定量的气体在气缸内(1) 经绝热不可逆压缩，温度升高，△S > 0(2) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，△S < 0两结论对吗？9. 请判断实际气体节流膨胀过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G中哪些一定为零？10. 一个理想热机，在始态温度为T2的物体A 和温度为T1的低温热源R 之间可逆地工作，当 A 的温度逐步降到T1时，A 总共输给热机的热量为Q2，A 的熵变为△S A，试导出低温热源R 吸收热量Q1的表达式。
11. 在下列结论中正确的划√，错误的划×下列的过程可应用公式△S = nR ln(V2/ V1) 进行计算：(1) 理想气体恒温可逆膨胀(2) 理想气体绝热可逆膨胀(3) 373.15K 和101325 Pa 下水的汽化(4) 理想气体向真空膨胀12. 请判断在下列过程中，体系的△U、△H、△S、△F、△G 中有哪些一定为零？(A) 苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物；(B) 水蒸气经绝热可逆压缩变成液体水；(C) 恒温、恒压条件下，Zn 和CuSO4溶液在可逆电池中发生置换反应；(D) 水蒸气通过蒸气机对外作功后恢复原状；(E) 固体CaCO3在P⊖分解温度下分解成固体CaO 和CO2气体。
热力学第二定律题目
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•理想气体绝热可逆膨胀过程的？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.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S —计算。
T12.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°C，p?下转变为液态水，其熵变S H>°，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M膨胀到V2,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dG=- SdT+ vdP 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-pdV = 0，此过程温度不变，?U = 0 ,代入热力学基本方程dU= TdS - pdV,因而可得dS = 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。
⑸1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V变到V2,能否用公式：S Rl n生计V1算该过程的熵变？22.在100C、p?时，1mol水与100C的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100C、p? 的水蒸气，试计算此过程的？s、?S（环）。
热力学第二定律例题
解 设计可逆过程
S C6 H 6 (l, 268.2 K, p ) C6 H 6 (s, 268.2 K, p )
S1 C6 H 6 (l, 268.2 K, pl ) S2
S5 C6 H 6 (s, 268.2 K, pS ) S4
S3 C6 H 6 (g, 268.2 K, pl ) C6 H 6 (g, 268.2 K, pS )
G4 0（等温等压无非体积功的可逆相变） G5
101325 4754
Vs dp
其中G1、G5 比 G3 小很多，可忽略。故 G G3 RT 1n 475 4 475 4 8 314 270 1n 63 9 J < 0 489 2 489 2
270 K, 489.2 Pa，H 2O 1270 K, 475.4 Pa ,H 2O(s) G2 G4
G3 270 K, 489.2 Pa，H 2O g
G1 G5
270 K, 475.4 Pa ,H 2O g
G G1 G2 G3 G4 G5
G1
4892
101325
V1 dp
G2 0（等温等压无非体积功的可逆相变） G3 RT 1n 475 4 （水蒸气看作理想气体） 489 2
问题说明
等温等压下ΔGT,p＜0，说明该过程为自发过程，即过冷水变
为冰可自发进行。在一定温度、压力下水变为冰混乱度减少，
故熵减少，ΔS体＜0，又由熵增加原理可知，该自发过程之总
熵变应大于零，即ΔS总＞0，故可推知ΔS环＞0。
例4 将 Cd + 2 AgCl = CdCl2 + 2 Ag 反应布置为电池，在 298 K、 p 压力下，反应在电池中可逆进行，做电功 130.2 kJ。在此温 度下 CdCl2 的生成焓 Δ f H m (CdCl2 ) = -389.2 kJ mol-1，AgCl 的生 成焓 Δ f H m (AgCl) = -126.7 kJ mol-1，求上述反应体系的 Δ rU m、 Δ r H m、Δ r Sm、 Δ r Gm、Δ r Am，求可逆电池的实际热效应 Q，并判断 该反应是自发进行的。
大学热力学第二定律习题
第二章热力学第二定律一. 选择题：1. 理想气体绝热向真空膨胀，则( )(A) △S = 0，W = 0 (B) △H = 0，△U = 0(C) △G = 0，△H = 0 (D) △U = 0，△G = 02. 熵变△S 是(1) 不可逆过程热温商之和(2) 可逆过程热温商之和(3) 与过程无关的状态函数(4) 与过程有关的状态函数以上正确的是（(A) 1，2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4 3. 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是：（）(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) △S > 0(D) △H = 04. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程（）(A) 可以从同一始态出发达到同一终态(B) 不可以达到同一终态(C) 不能断定(A)、(B) 中哪一种正确(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定5. P⊖、273.15K 水凝结为冰，可以判断体系的下列热力学量中何者一定为零？(A) △U (B) △H (C) △S (D) △G6. 在绝热恒容的反应器中，H2和Cl2化合成HCl，此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零？( )(A) △r U m(B) △r H m(C) △r S m(D) △r G m7. 在绝热条件下，用大于气筒内的压力，迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为：( ) (A) 大于零(B) 等于零(C) 小于零(D) 不能确定8. H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程：（）(A) △H = 0 (B) △U = 0 (C) △S = 0(D) △G = 09. 在270K,101.325kPa 下，1mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则体系及环境的熵变应为：( )(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> 010. 1mol 的单原子理想气体被装在带有活塞的气缸中，温度是300K，压力为1013250Pa。
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）。
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热力学第二定律习题
爱因斯坦曾经如此赞美热力学第二定律的普适性：“一个理论的假设越简单，它所涵盖的事物范围越广泛，它所运用的领域越宽广，该理论就越令人印象深刻。
经典热力学定律就给我以如此深刻的印象。
我坚信，就其内容的普适性而言，热力学定律是唯一最具普适性的物理学理论，在其基本概念的运用范围和运用架构之内，热力学定律永远不可能被颠覆。
”
爱因斯坦所赞美的具有唯一普适性的热力学定律通常被认为是三个定律或四个定律。
热力学第一定律，即人们非常熟悉的能量守恒及转化定律。
热力学第二定律，具有多种表达方式，下文详论。
热力学第三定律，是指当热力学温度达到零度(绝对温度T=0)时，一切完美晶体(没有任何缺陷的规则晶体)的熵值等于零。
根据热力学第三定律，利用量热数据，可计算出任意物质在各种状态(物态、温度、压力)的熵值。
这样定出的纯物质的熵值称为量热熵或第三定律熵。
热力学第三定律还有一种表述法，那就是绝对零度(-273℃)时，物体将失去所有能量。
也就是说，我们无法将任何物体的温度降低到绝对零度以下。
此外，科学家有时还谈论一个“热力学第零定律”，它描述的是在一个封闭系统里，所有物体或系统构成部分的热能必然达到均等状态。
其实热力学第二定律已经包含此含义。
我们此处讨论的只是热力学第二定律及其对人类社会经济体系的意义。
热力学定律为何具有如此深刻的普适性？如果热力学定律对自然物理现象或生命现象具有唯一的普适性，那么热力学定律是否也能运用到经济学和其他社会科学中？我们是否能够运用热力学定律来阐释人类社会特别是经济体系中的重大现象？
熵和热力学第二定律的含义
熵是颇为神秘且模糊的概念。
1865年，德国物理学家克劳修斯首次提出“熵”的概念。
他给熵的定义是：一个封闭系统处于均衡状态时，
熵等于其总能量除以系统的均衡温度。
自从克劳修斯提出熵的概念以来，几乎所有伟大的科学家都深入思考或借用过这个概念。
然而，奇怪的是，至今科学家对熵的准确和具体含义依然没有达成一致意见。
许多顶级科学家也认为熵是一个说不清、道不明的模糊概念。
譬如，德国著名物理学家、原子物理学和量子物理学的开创者之一阿诺尔德・索末菲(ArnoldSommerfeld)就曾讲过这样一番话：
热力学是一门颇为有趣的学科。
当你第一次系统研究它时，你发现完全不明白。
当你再次系统研究它时，你觉得已经完全明白了，除了一两个小小的问题之外。
然而，当你第三次系统研究它时，你又觉得自己完全不明白了。
但是，到这个时候你已经无所谓了，你已经如此习惯热力学的那些概念和理论，以至它们不再让你感到困惑了。