热力学第二定律试题
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。
热力学第二定律复习题及解答
第三章 热力学第二定律一、思考题1. 自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。
这说法对吗？答： 前半句是对的，后半句却错了。
因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。
2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢？答： 不矛盾。
Claususe 说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。
而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。
热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。
3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs 自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。
等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs 自由能最小。
4. 某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。
为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？答：不可能。
若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。
反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。
5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？ 答： 说法正确。
根据Claususe 不等式TQS d d ≥，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则0d >S 。
6. 相变过程的熵变可以用公式H ST∆∆=来计算，这种说法对吗？答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式THS ∆=∆来计算。
7. 是否,m p C 恒大于 ,m V C ?答：对气体和绝大部分物质是如此。
但有例外，4摄氏度时的水，它的,m p C 等于,m V C 。
8. 将压力为101.3 kPa ，温度为268.2 K 的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。
已知苯的凝固点温度为278.7 K ，如何设计可逆过程？答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K ：9. 下列过程中，Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔG 和ΔA 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？（1）理想气体真空膨胀； （2）实际气体绝热可逆膨胀； （3）水在冰点结成冰；（4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H 2（g ）和O 2（g ）在绝热钢瓶中生成水；（6）等温等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达到平衡：H 2（g ）+ Cl 2（g ）（g ）答： （1）0Q WU H ==∆=∆=（2）0, R Q S U W =∆=∆= （3）e 0, , P G H Q A W ∆=∆=∆= （4）e 0, =, U H Q W G A ∆=∆=-∆=∆ （5）e = 0V U Q W ∆==（6）0=W，H U Q ∆=∆=，0=∆=∆G A10. 298 K 时，一个箱子的一边是1 mol N 2 (100 kPa)，另一边是2 mol N 2 (200 kPa )，中间用隔板分开。
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
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）。
热力学第二定律练习题
22.在等温等压下某吸热反应能自发进行,则该反应的△S
0
23.某气体的状态方程为pVm=RT+bp(b为大于零的常数）,此将该 气体向真空绝热膨胀后的温度变化△T 0 。此气体经节流膨 胀后的温度变化△T 0。
24.已知某系统从300K的恒温热源吸热1000J, 系统的熵变 △S=10J.K-1，此过程为 过程 ( 填可逆或不可逆 ) 。 25.1mol理想气体由0℃,100kPa变到0℃200kPa,此过程的△G=
始终态相同的系统来说，不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵 变”此说法是否正确？为什么？ 5. 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？
6. 任意体系经一循环过程 △U，△H，△S，△G，△F 均为零， 此结论对吗？
8. 一单组分、均相、封闭体系，在不做非体积功情况下进行 变化，当熵和压力恢复到原来数值时，△G = ______ 。 9. 单原子理想气体的CV,m= (3/2)R, [(T/S)P]/[(T/S)V] 等于 _________ 。
10. 对1mol范德华气体(S/V)T = _________ 。
4. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格 理想气体恒温可逆压缩 △S _____ 0，△G _____ 0。
5. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格 若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温、恒压条件下发生， 其 △rHm< 0，若在恒容绝热反应中发生，则 △rUm _____ 0， △rSm _____ 0。 6. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格 理想气体经节流膨胀△U ___0， △S ___ 0，△G ___ 0。 7. 实际气体经节流膨胀后△S 0。
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。
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℃，pT H 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。
⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式：⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∆12ln VV R S计算该过程的熵变？22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的∆S 、∆S (环)。
高二物理热力学第二定律试题
高二物理热力学第二定律试题1.热力学第二定律两种中的一种表述是：不可能使热量由传递到，而不引起其他变化。
该定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有。
【答案】低温物体，高温物体，方向性【解析】据热力学第二定律可知：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；二是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化；自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【考点】热力学第二定律2.下列说法中正确的是（）A．就改变物体内能来说做功和热传递是两种相同的方式．B．只要制造出足够小的温度计就能测出个别分子的温度．C．不通过做功的过程，内能也可以从一个物体传递给另一个物体．D．在自然界发生的各种变化中能的总量虽然保持不变，但能量的品质在逐步降低．【答案】CD【解析】用做功的方法来改变物体的内能，实质上是能量转化的过程，即机械能转化为内能；用热传递的方法来改变物体的内能，实质上是能量转移的过程，选项A错误。
温度是大量分子无规则运动的宏观表现，一个分子的温度没有意义，也就无法测量，B错误。
用热传递也能实现内能的转移，选项C正确。
自然界发生的各种变化中能的总量虽然保持不变，但能量的品质在逐步降低，有些能量耗散以后无法再利用，选项D正确。
【考点】本题考查了热力学第二定律．3.关于热力学第二定律，下列说法正确的是A．热量不可能自发的从低温物体传到高温物体B．热量不可能从低温物体传向高温物体C．热机不可能从单一热源吸收热量，使其全部用来做功，而不引起其它变化D．热机可能从单一热源吸收热量，使其全部用来做功，而不引起其它变化【答案】AC【解析】热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，选项A正确；热量可能从低温物体传向高温物体，但必须引起其他能量变化，选项B错误；热机不可能从单一热源吸收热量，使其全部用来做功，而不引起其它变化，选项C正确；选项D错误；故选AC【考点】考查热力学第二定律点评：本题难度较小，熟练理解热力学第二定律的两种表达形式4.下列说法正确的是A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性C．热量不可能从低温物体传给高温物体D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能全部转化为电能【答案】B【解析】A、能量耗散是指能量的可利用率越来越低，由于能量守恒，故能量不会减少；错误B、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性；正确C、根据热力学定律可知，能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体；错误D、火力发电机发电时，能量转化的过程为内能--机械能--电能，因为内能--机械能的转化过程中会对外放出热量．故燃气的内能必然不能全部变为电能；错误故选B【考点】热力学第二定律点评：本题考查热力学第二定律的内容：一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响．另一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化．第二定律说明热的传导具有方向性。
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。
热力学第二定律复习题
热力学第二定律（r δ/0Q T =∑）→熵函数引出 0< (不可能发生的过程) 0= (可逆过程)0>(自发、不可逆过程)S ∆环)I R ηη≤ 不等式：)0A B iA BS →→∆≥函数G 和Helmholtz 函数A 的目的A U TS ≡-，G H TS ≡-d d d d d d d d T S p VT S V p S T p V S T V p -+---+ W ' =0，组成恒定封闭系统的 可逆和不可逆过程。
但积分时要用可逆途径的V ~p 或T ~S 间 的函数关系。
应用条件： V )S =-(∂p /∂S )V , (∂T /∂p )S =(∂V /∂S )pV )T =(∂p /∂T )V , (∂S /∂p )T =-(∂V /∂T )p应用：用易于测量的量表示不能直接测量的量，常用于热力学关系式的推导和证明<0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程)判据△A T ，V ，W ’=0判据△G T ，p ，W ’=0<0 (自发过程) =0 (平衡(可逆)过程)基本计算公式/()/rS Q T dU W Tδδ∆==-⎰⎰, △S环=-Q体/T环△A=△U-△(TS) ，d A=-S d T-p d V△G=△H-△(TS) ，d G=-S d T-V d p不同变化过程△S、△A、△G 的计算简单pVT变化(常压下)凝聚相及实际气体恒温：△S =-Q r/T；△A T≈0 ，△G T≈V△p≈0(仅对凝聚相)△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G恒压变温21,(/)Tp mTS nC T dT∆=⎰nC p,m ln(T2/T1)C p,m=常数恒容变温21,(/)TV mTS nC T dT∆=⎰nC V,m ln(T2/T1)C V,m=常数△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS); △A≈△G理想气体△A、△G的计算恒温:△A T=△G T=nRT ln(p2/p1)=- nRT ln(V2/V1)变温：△A=△U-△(TS),△G=△H-△(TS)计算△S△S=nC V,m ln(T2/T1)+nR ln(V2/V1)= nC p,m ln(T2/T1)-nR ln(p2/p1)= nC V,m ln(p2/p1)+ nC p,m ln(V2/V1)纯物质两相平衡时T~p关系g↔l或s两相平衡时T~p关系任意两相平衡T~p关系：m md/d/p T T V Hββαα=∆∆(Clapeyron方程)微分式：vap m2d lndHpT RT∆=(C-C方程)定积分式：ln(p2/p1)=-△vap H m/R(1/T2-1/T1)不定积分式：ln p=-△vap H m/RT+C恒压相变化不可逆：设计始、末态相同的可逆过程计S=△H/T；△G=0；△A≈0（凝聚态间相变）=-△n(g)RT (g↔l或s)化学变化标准摩尔生成Gibbs函数r m,BG∆定义r m B m,BBS Sν∆=∑，r m B f m,BBH Hν∆=∆∑，r m r m r mG H T S∆=∆-∆或r m B f m,BG Gν∆=∆∑G-H方程(∂△G/∂T)p=(△G-△H)/T或[∂(△G/T)/∂T]p=-△H/T2(∂△A/∂T)V=(△A-△U)/T或[∂(△A/T)/∂T]V=-△U/T2积分式：2r m0()//ln1/21/6G T T H T IR a T bT cT∆=∆+-∆-∆-∆应用：利用G-H方程的积分式，可通过已知T1时的△G(T1)或△A(T1)求T2时的△G(T2)或△A(T2)微分式热力学第三定律及其物理意义规定熵、标准摩尔熵定义任一物质标准摩尔熵的计算一、选择题1． 体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ （a ） 体系本身没有任何变化（b ） 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 （c ） 体系复原了，但环境并未复原 （d ） 体系和环境都没有任何变化(答案) d （什么叫卡诺循环？以理想气体为工作物质，从高温(T h )热源吸收(Q h )的热量，一部分通过理想热机用来对外做功(Wr )另一部分(Qc)的热量放给低温(Tc)热源。
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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（）δ(A) S A=S B(B) QⅠ/T = QⅡ/T (C) ?SⅠ=?SⅡ(D) ?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≥0(D) 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1.00KJ，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) 3.33J·K-1(B) 10.0 J·K-1(C) 1.11J·K-1(D) -3.33 J·K-116．2mol单原子理想气体，等压由300K升温至600K，其?S为（）(A) 3.47 J·K-1(B) -14.4 J·K-1(C) 12.5 J·K-1 (D) 28.8 J·K-117．在标准压力时，苯的沸点为353.15K，1molC6H6（l）完全汽化为同温同压下的苯蒸气。
已知苯的正常汽化热为34.7KJ·K-1，则过程的?S为（）(A) 0.093 J·K-1 (B) 197 J·K-1 (C) 50.0 J·K-1(D) 98.3 J·K-118．吉布斯自由能G 的特定组合为（ ）(A) G=U+PV+TS (B) G=U-PV+TS (C) G=U+PV-TS (D) G=U-PV-TS19．关于亥姆霍兹自由能A 的描述中，不正确的是（ ）(A)A 是体系的容量性质 (B)A 具有能量的量纲 (C)A 是状态函数 (D)A 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=-76.98KJ ，?H=-56.90KJ ，则?S 为（ ）(A) -18.40 J·K -1 (B) -66.93 J·K -1 (C) 66.93 J·K -1 (D) 703 J·K -123．液态水在373K 和标准压力P 0下汽化，则该过程（ ）(A) ?H=0 (B) ?S=0 (C) ?U=0 (D) ?G=024．在298K 时，反应H 2（g ）+Cl 2（g ）==2HCl （g ）的?G 0=-190.53 KJ·mol -1，?S 0=19.90 J·K -1·mol -1，则该反应的?H 0f （HCl ，g ）为（ ）(A) -184.6 KJ·mol -1 (B) -196.5 KJ·mol -1 (C) -92.3 KJ·mol -1 (D) -98.2 KJ·mol -125．热力学关系式dG=-SdT+VdP 可适用于下列那一过程（ ）(A) 298K ，P 0的水蒸发过程 (B) 理想气体真空膨胀(C) 电解水制取氢气 (D) N 2+3H 2==2NH 3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373.2K 和P 0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）32．2molH 2（g ）由202.6kPa ，24.46dm 3反抗恒外压101.3kPa 膨胀到体积为73.38dm 3。
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 =75.3J K -1 mol ，冰C P,,m,S =36.8J K -1 mol34．在298.2K 和P 0下进行的相变：H 2O （l ，298.2K ，P 0）→H 2O （g ，298.2K ，P 0），计算相变的?G ，并判断能否自发进行。
已知H 2O （l ）在298.2K 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1.013×105Pa 和373.2K 时，把1molH 2O （g ）可逆压缩为液体，计算Q 、W 、?U 、?H 、?S 、?A 、?G 。
已知在373.2K ，1.013×105Pa 下水的蒸发热为40.67KJ·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=03．?S>0；?G<0；?U=0；?H=0 4．?S>0；，?G=0；?U>0；?H>06．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．C20．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：0=⎰T Q R δ。
可逆循环A 1 B 2 A ，有021=+⎰⎰A B B A T Q T Q δδ ，所以⎰⎰=B AB A T Q T Q 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：K nR V P T 298314.821046.24106.20233111=⨯⨯⨯⨯==- （2分）K nR 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 2O （l ，263K ） ?S H 2O （S ，263K ）?S 1 ?S 3H 2O （l ，273K ） ?S 2 H 2O （S ，273K ）1,,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 2O （l ，298.2K ，P 0） ?G H 2O （g ，298.2K ，P 0）?G 1 ?G 3 H 2O （l ，298.2K ，3168Pa ） ?G 2 H 2O （g ，298.2K ，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 JW U Q J W nRT nRT P nRT P nRT P V V P W 5763ln 5763105ln 400314.85.2ln4.14105ln 314.85.2ln 83148314400314.8410510151010212112100012=-=∆-∆=∆=⨯⨯⨯-=-=∆-∆=∆⋅-=⨯⨯==∆-=-∆==⨯⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=--=-外（8分）39．解：这是一个等温等压可逆相变过程。