物化第三章20131111-含答案

E. S(系) > 0, S(环) = 0
F. S(系) = 0, S(环) > 0
答案：E
18．下列哪一种物质在 0K 的标准熵是 0 （
）
A． 理想溶液 B. 理想液体 C. 理想气体 D. 完美晶体
答案：D
19．在一带活塞的绝热气缸中发生某一化学反应，系统终态温度升高，体积增大，则此过程
W（ ） H （ ） S ( ) G ( )
（3）可逆相变过程
下列过程中，系统的U、S、G 何者为零：（1）U = 0 （2）U = 0、S = 0、G = 0 （3）
G = 0 10. 克拉佩龙方程的应用条件是 克劳修斯-克拉佩龙方程的应用条件是 纯物质的任意两相平衡，纯物质的气-液或气-固两相平衡
11. 液 态 SO 2 的 蒸 汽 压 与 温 度 的 关 系 为
5kJ K-1
S Qr Wr 600kJ 5kJ K -1 T T 0.4 300K
5．1mol 单原子理想气体从 p1、V1、T1 等容冷却到 p2、V1、T2，则该过程U（ S（ ）0，W（ ）0（填 ）。 U < 0，S < 0，W = 0
）0，
6．乙醇液体在常压、正常沸点温度下蒸发为乙醇蒸汽，过程的 H与S 的关系是（ ）；
当改用非理想气体进行循环时，其热机效率如何变化?(设均为可逆) （ ）
A.减少 B.不变 C.增加 D.等于零
答案：B
2. 气体在节流膨胀过程中其熵值（ ）.
A. 增加
B. 减少
C. 不变
D. 难以确定
答案：A
3．一气体经不可逆循环后，系统和环境的熵变是什么（ ）
A．S(体) > 0, S(环) = 0 B. S(体) = 0, S(环) > 0
H （ ）； S （ ）。
A. >0
B.=0 C.<0 D.无法确定
答案：C；B；A
U H pV pV p2Vg p1V1 0 ； 节 流 膨 胀 过 程 H 0 ； Q 0 ；
S 0 。
三．简答题 1. 系统经一绝热不可逆过程由 A 态变到 B 态，其熵变为S1（如图），
H Vp 0 ；根据熵增原理，绝热不可逆过程 S 0 。
17. 理想气体在绝热条件下经恒外压压缩至稳定, 系统和环境的熵变应为（
）
A. S(系) > 0, S(环) > 0 B. S(系) < 0, S(环) < 0
C. S(系) < 0, S(环) > 0 D. S(系) > 0, S(环) < 0
第三章 热力学第二定律 引用参考资料 （1） 天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空
题部分；（3）2001－山东大学－物理化学中的术语概念及练习；
一、填空题
1．某热机循环一周，从高温热源吸收 200kJ，向低温热源放热 100kJ，则
W ( pV ) （
）
-100kJ
H与Q 的关系是（
），计算 H 所需要的热力学基础数据：（
）或者
（
）和（
）。
S
H T
；Q
H
；乙醇在正常沸点下的蒸发焓 vapH m
；乙醇液体在正常沸点下的标
准摩尔生成焓
f
H
m
；乙醇蒸气在正常沸点下的标准摩尔生成焓
f
H
m
7．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=（ ）；ΔSsys =（ ）；ΔSamb=( )。
4. 请画出卡诺循环在下列坐标上的示意图：
T
T
S
O
PO
SO
V
U
T
O
S
O
H
T
2
1
T1
2
S
2
3
3
4
4
3
1
4
O
PO
SO
V
U
T
1
2
12
3
43
4
O
S
O
H
四．判断题——判断下列各题说法是否正确，并简要说明原因. （1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。 （2）凡熵增加过程都是自发过程。 （3）不可逆过程的熵永不减少。 （4）系统达平衡时熵值最大，自由能最小。 （5）某系统当内能、体积恒定时，S 的过程则不能发生。 （6）某系统从始态经一绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些热力学函数的变量，可 以设计一个绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态。
-10kJ；0；33.33 J K -1
因为循环过程 U Q W 0；
8．298K 气相反应 CO（g）+ 1/2 O（g）= CO2（g），该反应的G
A
U H （填 ）。
G A， U H
9．下列过程中，系统的U、S、G 何者为零：（1）理想气体向真空恒温自
由膨胀
（2）某一循环过程
2．在高热源
T1
和低温热源
T2
之间的卡诺循环，其热温熵之和
Q1 T1
Q2 T2
=（
）。循环过
程的热机效率η=（ ）。
0， T1 T2 T1
3． 100℃、1 大气压下的水，恒温恒压下蒸发成 100℃、1 大气压的水蒸气，则 S（ ）0，G （ ）0。
S >0 、G = 0
4．一定量理想气体与 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ΔS=（ ）。
程的（ ）
A. U = 0 C. S = Q / 373.15K 答案：B
B. G = 0 D. H = Q
16．在绝热密闭刚性容器中发生某一化学反应，系统终态温度升高，压力增大，则此过程 U
（ ） H （ ） S ( ) S amb ( )
A. >0
B.=0
答案：B；A；A；B
C.<0
D.无法确定
A. S(系) > 0, S(环) < 0
B. S(系) < 0, S(环) > 0
C. S(系) < 0, S(环) = 0
D. S(系) > 0, S(环) = 0
E. S(系) > 0, S(环) > 0
F. S(系) < 0, S(环) < 0
答案：B
8．在 101..325kPa， 5C 条件下过冷水结冰，此过程的 H （ ）； S ( )； G ( )；
B. 80/263
C. 80/273 +（0.49-1.00）ln263/273;
D.-80/263
答案：A
11. 25℃时将始态为 a 的 N2 和 101.325kPa 的 H2 分别放在体积相等、被隔板隔开的两个室
内，当拿开隔板，使两种气体等温混合时其吉布斯自由能 G 如何变化（ ）
A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 不确定
） J K -1 ；
（b）若经恒温可逆膨胀，则 S （
） J K -1 ；
（c）若经绝热自由膨胀，则 S （
） J K -1 ；
（d）若经绝热可逆膨胀，则 S （
） J K -1 。
n 1mol，单原子理想气体，V1 V2 10V1 ， CV ,m 1.5R
（a）恒温自由膨胀
S nRlnV2 /V1 8.314 J K-1ln10 19.14J K-1
（b）恒温可逆膨胀
S Sa
（c）绝热自由膨胀
Q 0,W U 0 ，T 不变，故 S Sa
（d）绝热可逆膨胀
2
S 1 Qr / T 0
或 T2
/ T1
V1
/ V R / CV ,m 2
所以 S
nCV ,mln T2
/ T1
nRln V2
/V1
0
பைடு நூலகம்
二、选择题
1．若在两个不同温度的热源（T1，T2）间，用理想气体进行卡诺循环，其热机效率为 50％，
能否经绝热可逆过程使系统由 B 态再回到 A 态？为什么？ A
不可逆S1
B 经一绝热不可逆过程由 A 态变到 B 态， S10，即SBSA，若经绝热可逆过程使系统由 B
态再回到 A，则必须S2=0，即 SB=SA，不能进行
2．一反应在等温等压下自发进行，其 r H m 0 ，则反应的S 也小于零。 正确与否，解释之。
答案：C
6. 设氢气和氮气均为理想气体，在下列等温混合过程中，其熵变S 为多少（ ）
1molH2(10L)+1molN2(10L) (1molH2+1molN2)(20L)
A．S > 0 B. S < 0 C. S = 0 D. 无法计算
答案：A
7. 一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行, 在此过程中（ ）
的水蒸气，此过程的 H （ ）； S ( )； A( )； G ( ) 。
A. >0
B.=0 C.<0 D.无法确定
答案：A A C B
此过程状态函数改变量与水在 100℃,101.325kPa 下的蒸发过程状态函数改变量完全相同。
10．1 克-10℃的水凝固成-10℃的冰，其S 为多少（ ）
A． -80/273 +（0.49-1.00）ln263/273;
答案：C
12． 在 101.325kPa, 101℃下水变为水蒸气, 系统的（ ）
A. G = 0
B. G < 0
C. G > 0 D. S = Qp/374.15K
E. Qp
= 可逆相变热
F. H = Qp
G. S(总) > 0
H. S(总) < 0
I. S(总) = 0 答案：BFG
13．系统经历一个不可逆循环后（ ）
等温等压下自发进行，则 rGm 0，而G = H - TS 0，S H / T 即可，不一定S 必须小于零。
3. 指出下列公式适用范围:
（1） S nR ln
p1 p2
C
p
ln
T2 T1
nR ln V2 V1
CV
ln T2 T1
（2） dU = TdS pdV
（3） G = Vdp
（4）
H p
S
=
G p
T
（5）
d ln p Vap H m
dT
RT 2
（1）理想气体从始态 p1、V1、T1 经历任何过程到达终态 p2、V2、T2。
（2）封闭系统平衡态，不作非体积功的一切过程。（3）封闭系统平衡态，不作非体积功，
且恒温过程 （4） 封闭系统平衡态，不作非体积功（5） 蒸发过程，气体为理想气体
A. >0
B.=0 C.<0 D.无法确定
答案：C；B；A；C
H Qp 0 ; G TS T2 S2 T1S1 0
20.对于双原子分子的理想气体， T / V S 应等于（
）
A． 5T
2T
B.
5V
C.
D. 7T
3V
5V
3T
5V
答案：B
21．在 25C 时， f Gm （石墨）（
）， f Gm （金刚石）（
C. S 系 > 0 , S 环 > 0 , S 总 > 0; 答案：B
D. S 系 < 0 , S 环 > 0 , S 总 < 0
5. 若一化学反应的 Cp = 0, 则反应的（ ）
A. H, S, G 都不随温度而变
B. H 不随温度变, S, G 随温度变
C. H , S 不随温度变, G 随温度变 D. H, S, G 都随温度而变
）。
A. >0
B. =0
C. <0
D. 无法确定
答案：B；A
22．对于理想气体，下列偏微分中，数值小于零的是（
）
A
H S
p .
b. H s
P
c.
G P
T
d.
S p
T
答案：D
S p
T
V T
p
0
23．加压的液态氨 NH3（l）通过节流阀而迅速蒸发为气态氨 NH3（g），则此过程的 U（ ）；
A. 系统的熵增加
B. 系统吸热大于对外作功
C. 环境的熵一定增加
D. 环境内能减少
答案：C
14. 在 101.325 kPa 和 1℃时, 冰变为水, S(系)（ ）, S(环)（ ）, S(系) + S(环)（ ）,
G(系)（ ） .
A. > 0
B. < 0
C. = 0
D. 不定
答案：ABAB
15. 100℃, 101.325 kPa 的 H2O(l)在真空容器中蒸发为 100℃, 101.325 kPa 的 H2O(g), 该过
S amb ( )
A. >0
B.=0 C.<0 D. 无法确定
答案：C C C A
同样温度压力下，冰的有序度大于水的有序度；恒温恒压下过冷水结冰是自发过程，由 G
的判据可知 G 0 ； Samb
- Qsy s T
H T
0。
9．在真空密闭的容器中 1mol100C ，101.325kPa 的液体水完全蒸发为100C ，101.325kPa
lg
p SO 2
-1427 .7K
10.442
14257 K
vap
H
A
，则其正常的沸点为（
）
Pa
T
T
2.303 RT
K，
vapH
m
（
） kJ mol-1 .
262; 27.30
12. 1mol 单原子理想气体从同一始态体积的V1 开始，经历下列过程后变至10V1 ，计算：
（a）若经恒温自由膨胀，则 S （
C. S(体) = 0, S(环) < 0 D. S(体) > 0, S(环) > 0
答案：B 4．在 383K，p下，1mol 过热水蒸气凝聚成水，则系统、环境及总的熵变为 （ ）
A. S 系 < 0 , S 环 < 0 , S 总 < 0; B. S 系 < 0 , S 环 > 0 , S 总 > 0