热力学第二定律练习题

(2) 可逆过程热温商之和 (4) 与过程有关的状态函数 (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 = 0
4. 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) △G 6. 在绝热恒容的反应器中，H2和 Cl2化合成 HCl，此过程中下列
11. 有个学生对理想气体的某个公式记得不太真切了，他只模糊 地记得是(S/X)y=-nR/p，按你的看法，这个公式的正确表达式 中，X 应为 ______ 。 y 应为 ______ 。
12. 某实际气体服从状态方程 PVm=RT+P（＞0的常数），若 该气体经恒温可逆膨胀，其内能变化 △Um=____ J。 13. B物质的化学位B与温度的关系可表示为 ______，它与压 力的关系可表示为 ______。
28．系统经过不可逆循环后的熵变大于可逆循环的熵变。 29．系统从始态Ａ到达终态Ｂ经过不可逆过程后的熵变大于经 过可逆过程的熵变。 30．系统经吸热过程后的熵必然增加。 31．系统经放热过程后的熵必然减少。 32．系统经可逆放热过程后的熵必然减少。 33．理想气体绝热自由膨胀，由于系统与外界没有热量和功的 交换，所以其熵变为0。 34．熵变小于０的过程不可能自发进行。 35．可逆绝热过程的熵变必然为０。
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。( )
16. 不可逆过程的熵不会减少。
17. 在绝热系统中，发生一个从状态A→B的不可逆过程，不论 用什么方法,系统再也回不到原来状态了。 18. 可逆热机的效率最高，在其他条件相同的情况下，假设由 可逆热机牵引火车，其速度将最快。
19．经过可逆循环后，系统和环境均恢复原态。
20．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
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 = _________ 。
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 பைடு நூலகம்B) 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
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. 请判断理想气体恒温可逆膨胀过程中，体系的 △U、△H、 △S、△F、△G 中有哪些一定为零？ 12. 在 298.15K 时，1mol 的理想气体，其亥氏自由能 F 和 吉氏自由能 G 的绝对值皆不可知，因此，此时 F 和 G 之间 的差值也不可知，对吗？
2．amolA与bmolB的理想气体，分别处于(T,V,pA)与(T,V,pB) 的状态，等温等容混合为(T,V,p)状态，那么∆U、∆H、∆S、∆F、 ∆G何者大于零，小于零，等于零？( )
3. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格 实际气体绝热自由膨胀 △U _____ 0，△S _____ 0。
数变化值在下列结论中正确的是 (
(A) △U = 0 (B) △F = 0
)
(D) △G = 0
(C) △S = 0
11. 单原子理想气体的 CV,m = (3/2)R 温度由 T1变到 T2时，等 压过程体系的熵变 △Sp与等容过程熵变 △SV之比是 ( )
(A) 1 : 1
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=
J 。
四、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 = 0
2. 熵变 △S 是 (1) 不可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 以上正确的是（ ） (A) 1，2 (B) 2,3
一、判断题 1. 熵增加的过程一定是自发过程。
2. 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△S<0 。 3. 平衡态熵最大 。 4. 自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 5. 吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 7. 系统由V1膨胀到V2, 其中经过可逆途径时做的功最多。 8. 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。 9. 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dU=0，代入热力学基本方程dU=TdS-pdV，因而 可得dS=0，为恒熵过程 。
6. 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。
10. 某体系从始态经一个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 。 11. 不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 12. 功可以全部变成热，但热一定不能全部转化为功。 13. 自然界中存在温度降低 ,但熵值增加的过程。 14. 熵值不可能为负值。 15. 系统达平衡的熵值最大 ,吉布斯函数最小
21．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。 22．n、P、T完全相同的二箱N2气，抽掉中间隔板, ∆S = 0。 23．22题中若一边是O2气，∆S > 0。 24．相变过程∆G = 0。 25．热力学第三定律是说固体在绝对零度时其熵为零。 26．理想气体等温自由膨胀时，∆G = ∆F = 0。 27．在100℃、pθ 时，1 mol水与100℃的大热源接触，使其向真 空容器中蒸发成100℃、pθ 的水蒸气，此过程的∆S = ∆S(环)。
2. 在什么条件下,下列等式才能成立? Q W G F TS
式中W为体积功。
3. 理想气体恒温可逆膨胀过程△U=0,Q=W, 说明理想气体从单 一热源吸热并全部转变为功,这与热力学第二定律的开尔文表述 有无矛盾?为什么? 4. “在可逆过程中 ,而在不可逆过程中 ，所以对于
18. 1mol理想气体从同一始态Ⅰ(p1,V1,T1) 分别经过绝热可逆
和绝热向真空自由膨胀至相同的V2 ,其相应的终态为
Ⅱ(p2,V2,T2) 及Ⅲ(p3,V2,T3),则在两个终态间的关系是: △T2 △T3 , p2 p3, △S2 △S3 （填：>,<或=）
19. 已知323.15K时水的饱和蒸气压为13.33kPa，若1mol水在 323.15K，13.33kPa的条件下向真空蒸发为323.15K,13.33kPa的 水蒸气，则此过程的△U 0，△H 0， △S 0，△F 0， △G 0。（填：>,<或=） 20. 理想气体与温度为T的大热源相接触而做恒温膨胀并吸热Q， 若所做的功是达到相同终态的最大功的50%,则系统的△S=( )。 21. 1Mol理想气体绝热向真空膨胀，体积扩大1倍 , 则此过程 △S(系统)+△S(环境) 0, △S(环境) 0
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
U 36.满足 0 的气体一定是理想气体。 V T
二、简答题
1.下列说法对吗？为什么？ (1)为了计算不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条可 逆途径来计算。但绝热过程例外。 (2)绝热可逆过程 Δ S =0，因此，熵达最大值。 (3)体系经历一循环过程后，Δ S =0 ，因此，该循环一定是可 逆循环。 (4)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，Δ S >0 。 (5)孤立系统达平衡态的标准是熵不再增加。 (6)吉布斯函数G减小的过程一定是自发过程。 (7)在等温、等容、无其它功条件下，化学变化朝着亥姆霍兹函 数F减少的方向进行。 (8)根据dG =-SdT＋Vdp，对任意等温、等压过程Δ G =0。 (9)只有等温等压条件下才有吉布斯函数G的变化值。
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。
14. 对于无相变化,无化学变化只做体积功的封闭系统, 的值( )(填:大于零,小于零,等于零) 15. 将30KJ的热由600K的大热源传至300K的另一个大热源时的 △S=( ) 16. 298K下,将两种理想气体分别取1mol进行恒温恒压的混合, 则混合前后热力学性质的变化情况为: △U 0, △S 0, △G _0(填:>,< 或=) 17. 1mol双原子理想气体由始态370K,100kPa分别经：① 等压 过程；② 等容过程；加热到473K ，则①②两个过程下列物理 量的关系是Q1 Q2，W1 W2， △H1 △H2，△S1 △S2（填： >,<或=）