热力学第二定律练习题及答案

热力学第二定律练习题一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×1、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的 ( )2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =－S d T ＋V d p ＋d n B ，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。

（ ）3、热力学第三定律的普朗克说法是：纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零。

( )4、隔离系统的熵是守恒的。

（ ）5、一定量理想气体的熵只是温度的函数。

（ ）6、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。

（ ）7、定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不能自发发生。

( )8、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W ’<0，且有W ’>∆G 和∆G <0，则此状态变化一定能发生。

（ ）9、绝热不可逆膨胀过程中∆S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆S <0。

（ ）10、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。

（ ）11、如果一个化学反应的∆r H 不随温度变化，则其∆r S 也不随温度变化， （ ）12、在多相系统中于一定的T ，p 下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。

（ ）13、在-10℃，101.325 kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。

（ ）14、理想气体的熵变公式只适用于可逆过程。

（ ） 15、系统经绝热不可逆循环过程中∆S = 0，。

（ ） 二、选择题1 、对于只做膨胀功的封闭系统的(∂A /∂T )V 值是：（ ）（1）大于零 （2） 小于零 （3）等于零 （4）不确定2、 从热力学四个基本过程可导出VU S ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭=（ ） (1) (2) (3) (4) T p S pA H U G V S V T ∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 3、1mol 理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。

在下列结论中何者正确？（ ）（1）∆S 1= ∆S 2= ∆S 3= ∆S 4 （2）∆S 1= ∆S 2， ∆S 3= ∆S 4=0（3）∆S 1= ∆S 4， ∆S 2= ∆S 3 （4）∆S 1= ∆S 2= ∆S 3， ∆S 4=04、1 mol 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) ∆G 与∆A 无法比较。

5、理想气体从状态I 等温自由膨胀到状态II ，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。

（ ）（1）∆G （2）∆U （3）∆S （4）∆H6、物质的量为n 的理想气体等温压缩，当压力由p 1变到p 2时，其∆G 是：（ ）。

(1) ； (2) ； (3) ； (4)7、1 mol 理想气体从相同的始态（p 1，V 1，T 1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p 2，V 2，T 2），经绝热不可逆膨胀到达，则T T 2，V V 2，S S 2。

（选填 >， =， <）8、若系统经历一个循环过程，则下列各组哪一组所包含的量其改变量均为零：（ ）(1) U 、Q 、W 、H ； (2) Q 、H 、C 、C V ；(3) U 、H 、S 、G ； (4) △U 、△H 、Q p 、Q V 。

9、 在100℃, 101.325 kPa 下有1 mol 的H 2O( l )，使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发，变为100℃，101.325 kPa 的H 2O( g )，对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向？（ ）（1）∆S (系统) （2）∆S (系统)+∆ S (环境) （3）∆G （4）∆S (环境) )10、液态水在100℃及101.325 kPa 下汽化成水蒸气，则该过程的（ ）。

（1）∆H = 0； （2）∆S = 0； （3）∆A = 0； （4）∆G = 011、一定条件下，一定量的纯铁与碳钢相比，其熵值是（ ）（1）S （ 纯铁） > S （碳钢）； （2）S （ 纯铁） <S （碳钢）； （3）S （ 纯铁）= S （碳钢）；12、非理想气体绝热可逆压缩过程的∆S （ ）（1）=0； （2）>0； （3）<0；13 、对封闭的单组分均相系统，且W ’=0时，TG p ⎛⎫∂⎪∂⎝⎭的值应是（ ） （1）<0 （2）>0 （3）=0 （4）无法判断14、10 mol 某理想气体，由始态300 K ，500 kPa 进行恒温过程的吉布斯函数变∆G =－47.318 kJ 。

则其终态系统的压力为（ ）。

（1） 125 kPa ； （2） 75.0 kPa ； （3） 7.500 kPa ； （4） 25 kPa ）15、 理想气体定温自由膨胀过程为（ ）(1) △S>0 (2) U<0 (3) Q>0 (4) W<0三、填空题1、等式0T TT U U H V p V ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 适用于 。

2、 热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式为 。

3、 1mol 理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀（Ⅰ）与不可逆绝热膨胀（Ⅱ）至相同终态温度，（选择填>, <, =）则∆U Ⅰ ∆U Ⅱ，∆S Ⅰ ∆S Ⅱ。

4、 1 mol 理想气体从 p 1=0.5 MPa 节流膨胀到 p 2=0.1 MPa 时的熵变为 ∆ S = 。

5、使一过程的∆ S =0，应满足的条件是 。

6、有个学生对理想气体的某个公式记得不太清楚了，他只模糊记得的是 T S nR x p ∂⎛⎫=-⎪∂⎝⎭ 。

你认为，这个公式的正确表达式中，x 应为 。

7、热力学基本方程之一为dH= 。

8、在732 K 时，反应 NH 4Cl(s) == NH 3(g) + HCl(g) 的 ∆r G =－20.8 kJ ·mol -1，∆r H =154 kJ ·mol -1，则该反应的∆r S = 。

9、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 = ）10、 熵增原理表述为 。

11、在热源温度为534 K 及305 K 间工作的可逆热机，每一循环能作功135 J ，求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为 。

12、在封闭系统中，无论发生何种不可逆绝热过程：（1）决不会出现系统的熵变∆S (系统)的现象；（2）环境的熵变∆S (环)必然是 。

选填> 0 ，≥ 0，< 0， ≤ 0 或 = 0）13、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是（1） ；（2） ；（3） 。

14、已知某化学反应在25 ℃的标准摩尔熵变为∆r S (298 K)，又知该反应的∑νB C p ,m,B ，则温度T 时该反应的标准摩尔熵变∆r S (T ) =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

15、热力学基本方程d H =T d S +V d p +∑μB d n B 的适用条件为组成⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽变的⎽⎽⎽⎽⎽⎽系统和⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

四、计算题1、已知0℃冰的饱和蒸气压为0.611 kPa,其升华焓为2820 J·g -1，水汽的C p ,m =30.12 J·K -1·mol -1。

若将0 ℃时的1 g 冰转变为150℃，10.13 kPa 的水汽，系统的熵变为多少？设水汽为理想气体。

已知H 2O 的摩尔质量M =18.02 g·mol -1。

2、固态氨的饱和蒸气压为，液态氨的饱和蒸气压为。

试求（1）三相点的温度、压力；（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。

3、4 mol某理想气体，其C V,m = 2.5 R，由始态531.43 K，600 kPa，先等容加热到708.57 K，在绝热可逆膨胀至500 kPa的终态。

求终态的温度。

整个过程的∆U及∆S各为若干？4、设有2 mol单原子理想气体，其C p,m = 2.5 R。

由298.15 K及3 MPa的始态压力突然降到100 kPa绝热膨胀，作膨胀功2095 J，试计算系统的熵变∆S。

5、已知H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01 kJ·mol-1,现有2 mol H2O(l)在298K、0.1 MPa 下变为同温同压的水蒸气。

计算此过程的∆U，∆H，∆S，∆G。

设蒸气可视为理想气体。

6、在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460 MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434 MPa，问在上述温度时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，∆G为多少？设气体服从理想气体行为。

7、在70℃时CCl4的蒸气压为81.613 kPa，80℃时为112.43 kPa。

计算：（1）CCl4的摩尔汽化焓；（2）正常沸点。

8、1 mol理想气体在300 K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，∆U，∆H，∆G，∆A及∆S。

9、1 mol水在100℃、101.325 kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气，然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50 kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，∆U，∆H，ΔS，ΔA和ΔG 。

已知水在100℃、101325 Pa 下的∆vap H m为40.67 kJ. mol-110、在0 ℃附近，纯水和纯冰成平衡，已知0 ℃时，冰与水的摩尔体积分别为0.01964 ⨯10-3 m3·mol-1和0.01800 ⨯ 10-3 m3·mol-1，冰的摩尔熔化焓为∆fus H m = 6.029 kJ·mol-1，试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率d T / d p = ？11、在25℃时1 mol O2从1000 kPa自由膨胀到100 kPa，求此过程的∆U，∆H，∆S，∆A，∆G（设O2为理想气体）。

12、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时，此过程的△H和△S，△G。

设水蒸气可视为理想气体，液体水的体积可忽略不计。

已知水的摩尔气化热为40670J mol-113、已知各物质在298.15K时的热力学函数数据如下：对下列反应： C 2H 5OH(g) = C 2H 4(g) + H 2O(g) 求此反应在398K 时，标准压力下ξ=1mol 时的,,,,Q W U H S ∆∆∆∆及G14、苯在正常沸点353K 下的130.77.vap m H kJ mol -∆= 苯（l ）和苯(g)的,p m C 分别为135.1和81.7611..J K mol --, 现将2mol 的苯(g)在300K, 101.325KPa 下全部等温等压冷凝为苯（l ）,求此过程的,,,,Q W U H S ∆∆∆∆及G15、在恒熵条件下,将3.45mol 的某双原子理想气体从15℃, 100kpa 压缩到700kpa,然后保持容积不变降温至15℃,求此过程的,,,Q W U H S ∆∆∆及五、证明题1、p TH V V T p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 2、 试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p ，V ，T 变化过程的3、 试证明封闭系统单相纯物质只有p,V ,T 变化过程的理想气体的 4、 若一液体的摩尔蒸发焓与温度的关系式为 ∆vap H m = ∆H 0 + aT 从克拉贝龙-克劳修斯方程微分式推导出该方程的定积分式。