练习思考-热力学第二定律
物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题
热力学第二定律
解决的问题
物理变化和化学变化
过程中方向和限度问题
基本要求及主要公式 自发过程的共同特征—不可逆性，由此 引出第二定律的经验表述 一.第二定律的经验表述 1．克劳修斯说法：不能把热从低温物体传到 高温物体而不引起任何变化。 2．开尔文说法：不能从单一热源取热使之全 部变为功而不引起任何变化。或第二类永 动机是根本造不成的。
4．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可在始
末态间设计一条绝热可逆途径来计算。 (×) 5．平衡态熵最大。 (× )
6．冰在0℃，101.325kPa下，转化为液态水， 其熵变△S=△H/T＞0，所以该过程为自发 过程。 (× )
7．在等温等压下，吉布斯函数的改变量大于
零化学变化都不能进行。 (× )
p1 p2
若理想气体上式为△G=nRT㏑p2/p1
四、热力学函数的数学表达式 封闭体系，非体积功为零，可逆过程 dU=TdS-pdV
dH=TdS+Vdp
dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
练 习 题
一、判断题 以下说法对吗？ 1．自发过程一定是不可逆过程 (√)
2．熵增加过程一定是自发过程。 (×) 3．绝热可逆过程的△S=0，绝热不可逆过程 的△S＞0。 (√)
（3）熵 （4）吉布斯函数 (3)
4．1mol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）无法比较 (3)
A U T S等Biblioteka 过程: G H T S
U 0
H 0
在相同的始终态之间:△S相等
G A
5．熵变的计算 （1）封闭体系简单状态变化 a、等温可逆 △S=QR/T b、等容过程 c、等压过程
工程热力学 第五章 思考题
工程热力学第五章思考题工程热力学第五章思考题 5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立 1功量可以转换成热量但热量不能转换成功量。
答违反热力学第一定律。
功量可以转换成热量热量不能自发转换成功量。
热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机但对于可逆定温过程所吸收的热量可以全部转换为功量与此同时自身状态也发生了变化。
从自发过程是单向发生的经验事实出发补充说明热不能自发转化为功。
2自发过程是不可逆的但非自发过程是可逆的。
答自发过程是不可逆的但非自发过程不一定是可逆的。
可逆过程的物理意义是一个热力过程进行完了以后如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态而不留下任何痕迹则此过程称为可逆过程。
自发过程是不可逆的既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。
根据孤立系统熵增原理可逆过程只是理想化极限的概念。
所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。
3从任何具有一定温度的热源取热都能进行热变功的循环。
答违反普朗克-开尔文说法。
从具有一定温度的热源取热才可能进行热变功的循环。
5-2 下列说法是否正确 1系统熵增大的过程必须是不可逆过程。
答系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。
只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。
根据孤立系统熵增原理非自发过程发生必有自发补偿过程伴随由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小总的效果必须使孤立系统上增大或保持。
可逆过程只是理想化极限的概念。
2系统熵减小的过程无法进行。
答系统熵减小的过程可以进行比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程系统对外放热熵减小。
3系统熵不变的过程必须是绝热过程。
答可逆绝热过程就是系统熵不变的过程但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增不一定是可逆绝热过程。
4系统熵增大的过程必然是吸热过程它可能是放热过程吗答因为反应放热所以体系的焓一定减小。
但体系的熵不一定增大因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。
高中物理：热力学 第二定律的微观解释练习
高中物理：热力学 第二定律的微观解释练习我夯基 我达标1.a 、b 两个分子分配在容器A 、B 里共有________个微观态,每个微观态出现的几率为________.那么N 个分子分配在l 个容器中,共有________个微观态,每个微观态出现的几率为________.思路解析：将A 、B 容器看作一个孤立系统,则每种分配情况可看作一个微观态,如下表： A 容器 0 ab a b B 容器Abba那么共有4个微观态,且出现微观态的几率为4,依次推广,可知N 个分子在l 个容器中共有l N 个微观态,每种微观态出现的几率为N l1. 答案：4 41 l NNl 1 2.热力学第二定律指出了热量传递方向和热功转化方向的不可逆性,这一结论可以从微观角度出发,从统计意义来进行解释.图10-5-1气体自由膨胀的不可逆性可以用几率来说明.图10-5-2a 、b 、c 三个分子在A 、B 两室的分配方式则(1)a 分子出现在A 室的几率为_________； (2)a 、b 、c 三分子全部回到A 室的几率为_________ (3)N 0个分子全部自动收缩到A 室的几率为_________.思路解析：a 分子在自由运动后,在A 室、B 室的几率分别为21,b 分子在A 室、B 室的几率分别为21,c 分子在A 室、B 室的几率为21,则a 、b 、c 在A 室的几率为21×21×21=321 =81假设有N 个分子,则在A 室的几率为N 21.答案：21 81 N 21→0我综合 我发展3.把a 、b 、c 、d 四个分子分别放在甲、乙两个容器时,使“甲、乙容器各有2个分子”的微观状态有多少个？思路解析：我们可以把这个系统看作是孤立的系统,a 、b 、c 、d 四个分子可以随意地放在任意的一个容器里,如下表：那么,“甲乙容器各有2个分子”的微观状态有6个. 答案：6 我创新 我超越4.参与不可逆过程的所有物体的熵的总和总是增加的,这种演变规律说明了什么？答案：从热力学意义上讲,熵是不可用能量度的,熵增加意味着系统的能量数量不变,但质量却越变越坏,转变成功的可能性越来越低,不可用程度越来越高.因此熵增加意味着能量在质方面的耗散.从统计意义上讲,熵反映分子运动的混乱程度或微观态数的多少.熵增加反映出自发过程总是从热力学几率小的或微观状态数少的宏观状态向热力学几率大的或微观状态数多的宏观状态演变.系统的最终状态是对应于热力学几率最大,也就是说是最混乱的那种状态,即平衡态.。
热力学第二定律练习题
(A) X = ∑nBXB ； (C) ∑nBXB = 0 ；
(B) ∑nBdXB = 0 ； (D) 表明各物质偏摩尔之间有关系 。
24．已知水的六种状态：①100℃，pH2O(l)；②99℃，2pH2O(g)；③100℃，
2pH2O(l)；
④100℃、2pH2O(g)；⑤101℃、pH2O(l)；⑥101℃、pH2O(g) 。它们化学势高 低
5．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： S H G ； T
(B) 任意可逆过程：
；
(C) 环境的熵变：
；
(D) 在等温等压下，可逆电池反应：
。
6．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变∆S = l0 J·K-1，若该变化中 所
做的功仅为相同终态最大功的 ，该变化中从热源吸热多少？
(C) ∆F 与温度无关 ；
(D) ∆G 与温度无关 。
11．等温下，一个反应 aA + bB = dD + eE 的 ∆rCp = 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 。
(D) 总是减小 。
4．对于克劳修斯不等式 dS Q T环 ，判断不正确的是： (A) dS Q T环 必为可逆过程或处于平衡状态 ； (B) dS Q T环 必为不可逆过程 ； (C) dS Q T环 必为自发过程 ； (D) dS Q T环 违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生 。
(A) 同一种物质的
热力学第二定律
讨论： 讨论： 只取决于T 或 ① ηtc只取决于 1、T2 , T1↑或T2↓→
η tc ↑， ，
② ∵T1 < ∞，T2 > 0 ，∴ η tc < 1 ；
（T1受材料限制，T2受环境限制） 受材料限制， 受环境限制）
η 单一热源） ③ T2＝T1 时， tc = 0 ； （单一热源）
④
ηtc 与工质的性质无关。 与工质的性质无关。
1. 卡诺循环（两个可逆等温过程 + 两个等熵过程） 卡诺循环（两个可逆等温过程 两个等熵过程） 可逆
q2 T2 · ∆S T2 =1− =1− 热效率： 热效率： ηtc = 1 − q1 T1 · ∆S T1
T1、T2：恒温热源温度，也等于工质的温度（可逆） 恒温热源温度，也等于工质的温度（可逆）
由热Ⅰ 由热Ⅰ：w0 = q1 － q2 其中
均取绝对值） （ q1 、q2 均取绝对值）
q2 为吸热量，q1 为放热量 w0 为循环消耗的 为吸热量， 为放热量, 外功。 外功。
经济性指标（适用于任意工质、任意循环） 经济性指标（适用于任意工质、任意循环）：
q2 q2 致冷机： 致冷机：致冷系数 ε = = w0 q1 − q2
δQ1
T1
+
δQ2
T2
=0
对卡诺循环，可导得 卡诺循环，
∫
δQቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T
=0
根据状态参数的性质，状态参数是全微分， 根据状态参数的性质，状态参数是全微分，循环积分 为零也是全微分，所以克劳修斯 克劳修斯将 为零也是全微分，所以克劳修斯将δQ／T定义为状态 定义为状态 参数熵。 参数熵。
第四章 热力学第二定律
4－1 热力学第二定律的表述与实质 －
第三章 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。
工程热力学 第五章 思考题
工程热力学第五章思考题5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？（1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。
答：违反热力学第一定律。
功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。
热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。
从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。
（2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。
答：自发过程是不可逆的，但非自发过程不一定是可逆的。
可逆过程的物理意义是：一个热力过程进行完了以后，如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。
自发过程是不可逆的，既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。
根据孤立系统熵增原理，可逆过程只是理想化极限的概念。
所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。
（3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。
答：违反普朗克-开尔文说法。
从具有一定温度的热源取热，才可能进行热变功的循环。
5-2 下列说法是否正确？（1）系统熵增大的过程必须是不可逆过程。
答：系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。
只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。
根据孤立系统熵增原理，非自发过程发生必有自发补偿过程伴随，由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小，总的效果必须使孤立系统上增大或保持。
可逆过程只是理想化极限的概念。
（2）系统熵减小的过程无法进行。
答：系统熵减小的过程可以进行，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。
（3）系统熵不变的过程必须是绝热过程。
答：可逆绝热过程就是系统熵不变的过程，但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增，不一定是可逆绝热过程。
（4）系统熵增大的过程必然是吸热过程，它可能是放热过程吗？答：因为反应放热，所以体系的焓一定减小。
但体系的熵不一定增大，因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。
热力学第二定律
2．热力学第二定律的意义
提示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独 立于热力学第一定律的一个重要自然规律
3．两种表述是等价的． 可以从一种表述导出另一种表述，两种表述
热力学第二定律
1、内容：在物理学中，反映宏观自然过 程的方向性的定律就是热力学第二定律 （second law of thermodynamics).
2、作用：主要用来解决与热现象有关的 由大量分子参与的宏观过程进行的方向性 问题。
3、热力学第二定律的多种表述
说明：“对任何一类与热现象有关的宏观自然 过程进行方向的说明” 都可作为热力学第二定 律的表述。因此不同的过程就对应的描述，所以 热力学第二定律有多种描述。
电冰箱能把热量由温度比外部低箱内部传到温 度较高的外界空气，是不是自发地？如不是自发 地，则原因是什么？说明了什么？
热量不会自发地从低温物体传给高温物体，只有在 外界的帮助才能进行，因而会产生其他影响或其他变化。
电冰箱工作时热量从温度较低冰箱内部传给温度相对
较高外界空气，是因为电冰箱消耗了电能，制冷系统做 了功，一旦切断电源，压缩机不工作，就不能把其内部 的热量传给外界的空气了．热量从温度较高的外界自发 地传给温度较低的电冰箱内部，使其温度逐渐升高，知 道没有温差而停止．由此说明，热量自发传递的方向是 确定的。
T1 Q1
A
热机
Q2
Q2
低温热源
T2
高温热源
QT1 1Q2
A
单热机
热力学过程是有方向性的T。2
热力学第二定律的发展史
高中物理-热力学 第二定律练习
高中物理-热力学第二定律练习我夯基我达标1.下列关于热传导的说法中,正确的是( )A.热量只能从高温物体流向低温物体,而不能从低温物体流向高温物体B.热量可以从低温物体传递给高温物体C.热量可以有条件地从低温物体传递给高温物体,只要低温物体内能足够大D.热量可以有条件地从低温物体流向高温物体,条件是外界必须做功思路解析：克劳修斯表述并没有排除热量由低温物体流向高温物体A错.说法B 比较笼统,但并无错误.说法C对条件的解释有错误,热量的流向与物体内能无直接关系,C错.说法D正确.答案：BD2.下列说法中正确的是( )A.功可以完全转化为热量,而热量不可以完全转化为功B.热机必须是具有两个热库,才能实现热功转化C.热机的效率不可能大于1,但可能等于1D.热机的效率必定小于1思路解析：本题要求全面领会开尔文表述的含义,同时注意语言逻辑性.开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功,但必然要发生其他变化,比如气体等温膨胀,气体内能完全转化为功,但气体体积增大了,A错.开尔文表述指出,热机不可能只有单一热库,但未必就是两个热库,可以具有两个以上热库,B错.由η=121 Q QQ可知,只要Q2≠0,则η≠1,如果Q2=0,则低温热库不存在,违反开尔文表述,C错.答案：D3.关于热力学第二定律,下列说法正确的是( )A.热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B.热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C.热力学第二定律是物理学家从理论推导得出来的结果D.由于热力学第二定律没有理论和实验的依据,因此没有实际意义思路解析：热力学第二定律,是物理学家通过对大量自然现象的分析,又总结了生产和生活经验得到的结论,是一个经验定律,它并不能通过理论和实验来证明,但它符合客观事实,因此是正确的.它揭示了宏观过程的方向性,使人们认识到第二类永动机不可能制成,对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义.答案：B4.(全国统考广东卷,4) 关于永动机和热力学定律的讨论,下列叙述正确的是( )A.第二类永动机违反能量守恒定律B.如果物体从外界吸收了热量,则物体的内能一定增加C.外界对物体做功,则物体的内能一定增加D.做功和热传递都可以改变物体的内能,但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的思路解析：第二类永动机并不违反能量守恒定律,它只不符合热力学第二定律,所以A项错误.从热力学第一定律可知物体内能的改变ΔU与物体吸、放热ΔQ 和做功ΔW有关,即ΔU=ΔQ+ΔW.物体只从外界吸收了热量,做功情况不明确,同样道理,对物体做功而吸、放热情况不明确,都不能断定物体的内能如何变化,所以B、C项错误.做功是通过机械能转化为热能,而热传递是热能从一个物体转移到另一个物体,两种改变内能的方式和本质是有区别的,所以D项正确.答案：D5.如图10-4-1所示,一定质量理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时,从外界吸收热量420 J,同时膨胀对外做功300 J.当气体从状态B经过Ⅱ回到状态A时,外界压缩气体做功200 J.求此过程中气体是吸热还是放热,热量是多少.图10-4-1思路解析：气体由状态A经过程Ⅰ、过程Ⅱ又回到状态A,初、末状态内能不变,由热力学第一定律：ΔU=W+Q,可得：0=+420-300+200+QZQ=-320 JZ所以第二过程中气体放热320 J.答案：放热 320 J6.试对热力学第一定律和热力学第二定律作一简单的评析.思路解析：热力学第一定律和热力学第二定律是构成热力学知识的理论基础,前者对自然过程没有任何限制,只指出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失,反映的是物体内能的变化与热量、做功的定量关系．后者则是解决哪些过程可以自发地发生,哪些过程必须借助于外界条件才能进行.我综合我发展7.下列说法正确的是( )A.热量有可能由低温物体传给高温物体B.气体的扩散过程具有方向性C.只要尽量完善工艺水平,热机效率可以达100%D.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程都具有方向性思路解析：热量不能自发地从低温物体传到高温物体,但借助外界作用是可以实现的；无论如何提高工艺水平,效率都不可能达到100%；热力学第二定律说明了与热现象有关的宏观过程都具有方向性.答案：ABD8.下列说法正确的是( )A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.外界对物体做功,物体内能必定增加C.第二类永动机不可能制成,因为违反了能量守恒定律D.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化思路解析：根据热力学第二定律可知热量可以由低温物体传递到高温物体,但是要引起其他变化.由热力学第一定律可知,外界对物体做功,物体的内能不一定增加,第二类永动机是违背了热力学第二定律.答案：D9.(北京理综,15) 如图10-4-2所示,两个相通的容器P、Q间装有阀门K,P中充满气体,Q内为真空,整个系统与外界没有热交换.打开阀门K后,P中的气体进入Q中,最终达到平衡,则( )图10-4-2A.气体体积膨胀,内能增加B.气体分子势能减少,内能增加C.气体分子势能增加,压强可能不变D.Q中气体不可能自发地全部退回到P中思路解析：当阀门K被打开,P中的气体进入Q中,由于Q中为真空,且系统与外界无热交换,所以气体内能不变,A、B选项错误.气体体积增大,温度不变,压强减小,选项C错误.由热力学第二定律可知,Q中气体不可能自发地全部退回到P中,所以D选项正确.答案：D我创新我超越10.下列说法中正确的是( )A.甲物体自发传递热量给乙物体,说明甲物体的内能比乙物体多B.热机的效率从原理上讲可达100%C.因为能量守恒,所以“能源危机”是不可能的D.以上说法均不正确思路解析：热量总是从高温的物体传给低温的物体,和内能无关,A错.由热力学第二定律：“不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化”可知,任何热机的机械效率都不可能达到100%,因此B错.关于“能源危机”必须明白几点：(1)能源是提供能量的资源,如煤、石油等；(2)人们在消耗能源时,放出热量,有的转化为内能,有的转化为机械能等等,但最终基本上都转化成了内能,人们无法把这些内能收集起来利用(能量耗散),而可供利用的能源是有限的,不可能再生(或短时间内不可再生),因此能量守恒并非说明无能源危机,故C错.答案：D11.下列说法中正确的是( )A.热量能自发地从高温物体传给低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传导是有方向的D.能量耗散说明能量是不守恒的思路解析：“热量能自发地从高温物体传给低温物体”是符合热力学第二定律中关于“热传导是有方向的”规律的,所以选项A 和C 是正确的.热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体,但在一定外加条件下,也能做到“热量从低温物体传到高温物体”,例如电冰箱等电器的工作过程,所以选项B 是不正确的.所谓“能量耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把流散的能量重新收集起来,重新加以利用,“能量耗散”过程中能的总量还是守恒的,只是能量的转化是有方向性的,而不是能量不守恒,因此选项D 也是错误的.答案：AC12.一木块静止在光滑的水平面上,被水平方向飞来的子弹击中,子弹进入木块的深度为2 cm,木块相对于桌面移动了1 cm.设木块对子弹的阻力恒定,则产生的热能和子弹损失的动能之比为( )A.1∶1B.2∶3C.1∶2D.1∶3思路解析：子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功,子弹的位移为打入深度d 和木块移动的距离L 之和,有：ΔE k =F(d+L)产生的热能为：Q=Fd故有：32122=+=+=∆L d d E Q k ,所以选B. 答案：B13.用火箭把质量m=1.0×103 kg 的卫星发射到接近地面的圆形轨道上绕地球运行.已知地球半径R=6.4×106 m,火箭内所装燃料的热值q=6.4×107 J/kg,地面附近的重力加速度g=9.8 m/s 2.若燃料完全燃烧产生的热量有1%转化为卫星运行时的动能,火箭内所装燃料的质量至少为多少？思路解析：近地卫星绕地球做匀速圆周运动,由万有引力定律和牛顿第二定律得G R v m R m m 220=≈mg ,则卫星运行时的动能E k =21mv 2=21mgR.设火箭内所装燃料的质量至少为m′,全部燃烧产生的热量Q=qm′,依题意有qm′×1%=21mgR,故 m′=q mgR2×100 =kg 763104.62100104.68.9100.1⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=4.9×104 kg.答案：4.9×104 kg。
第二章-热力学第二定律
第二章-热力学第二定律第二章 热力学第二定律练习参考答案1. 1L 理想气体在3000K 时压力为1519.9 kPa ，经等温膨胀最后体积变到10 dm 3，计算该过程的W max 、ΔH 、ΔU 及ΔS 。
解: 理想气体等温过程。
ΔU =ΔH =0W max =⎰21V V p d V =⎰21V V VnRTd V =nRT ln(V 2/ V 1)=p 1V 1 ln(V 2/ V 1) = 1519.9×103×1×10-3×ln(10×10-3/ 1×10-3)=3499.7 (J ) =3.5 (k J ) 等温时的公式 ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1) =W max /T=3.5×103/ 3000 =1.17 (J •K -1)2. 1mol H 2在27℃从体积为1 dm 3向真空膨胀至体积为10 dm 3，求体系的熵变。
若使该H 2在27℃从1 dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3，其熵变又是多少？由此得到怎样结论？解: 等温过程。
向真空膨胀:ΔS = ⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)(等温） =1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)可逆膨胀: ΔS =⎰21V V p d V / T =nR ln(V 2/ V 1)=1×8.314×ln(10/ 1) = 19.14 (J •K -1)状态函数变化只与始、终态有关。
3. 0.5 dm 3 70℃水与0.1 dm 3 30℃水混合，求熵变。
解: 定p 、变T 过程。
设终态体系温度为t ℃，体系与环境间没有热传导；并设水的密度(1 g •cm -3)在此温度范围不变。
查附录1可得C p,m (H 2O, l ) = 75.48 J •K -1•mol -1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 难题解析 [TOP]
例 2-1 有一物系如图所示，将隔板抽去，求平衡后S。设气体的Cp均是2803JK1mol1。
解：设混合后温度为t℃ 0)20(1)10(1m,m,tCtCPp
Ct15
VVnRTTnCSV212m,Olnln2
VVnR2ln1027315273ln)31.803.28(1
11.6J∙K-1∙mol-1
1212m,Hlnln2VVnRTTnCSV
VV2ln31.812027315273ln)31.803.28(1
42.5J∙K-1∙mol-1
53.1122HOSSSJ∙K-1∙mol-1 例2-2 25℃, 1 mol O2从101.325Pa绝热可逆压缩到6×101325Pa，求Q、W、U、H、G、S。已知25℃氧的规定熵为205.03 JK1mol1。（氧为双原子分子，若为理想气体，Cp，m=R27， =57）
解：绝热可逆过程，0Q，0S
1 mol O2 10℃, V 1 mol H2
20℃, V 2
11221()()pTpT,
,m,m(7/2)1.4(5/2)p
V
CR
CR
求得：2497.3KT J4140)3.4972.298(314.825)(12m,TTnCUWV
J5794)2.2983.497(314.8271)(12m,TTnCHp
J35056)2.2983.497(03.2055794TSHG 例2-3 在25℃、101325 kPa下，1 mol过冷水蒸气变为25℃、101325 kPa的液态水，求此过程的S及G。已知25℃水的饱和蒸气压为31674 kPa，汽化热为2217 kJkg1。上述过程能否自发进行？ 解：
01H 9.3922171000182HkJ 03H 9.39321HHHHkJ
8.281674.3325.101ln314.81ln211ppnRSJ∙K-1
9.133298109.39322THSJ∙K-1
1mol 25℃ 101.325kPa H2O(g)
1mol 25℃ 101.325kPa H2O(l)
1mol 25℃ 3.1674kPa H2O(g)
1mol 25℃ 3.1674kPa H2O(l)
S，G S2，G 2
S1，G 1 S3 G
3 3
03S 1.105321SSSSJ∙K-1 339.9298.2(105.110)GHTS6.8kJ 0
所以，该过程自发进行。 例2-4 101325Pa压力下，斜方硫和单斜硫的转换温度为368K，今已知在273K时，S(斜方)S(单斜) 的H=322.17 Jmol1, 在273～373K之间硫的摩尔等压热容分别为Cp,m (斜方) =17.24+0.0197T JK1mol1；Cp,m(单斜) =15.15+0.0301T JK1mol1，求(a) 转换温度368K时的Hm；(b)273K时转换反应的Gm。
解：)0197.024.17(0301.015.15TTCP T0104.009.2 368K:
TCHHPd368273273,mm
TTd)0104.009.2(17.322368273 93.446Jּmol-1 273K:
36893.446368368THS
214.1 JּK-1ּmol-1
TTCSSpd273368368273 TTTSd)0104.009.2(273368368 )368273(0104.0368273ln)09.2(214.1 85.0JּK-1ּmol-1 273273,mmSTHG 85.027317.322 12.90Jּmol-1
学生自测题 [TOP]
1．填空题： (1) Rault定律适用于______________溶液；Henry定律适用于______________。 (2) 在非理想溶液中溶质的化学势表示式，为了具备和理想溶液化学势相似的形式，我们采用的办4
法是______________。 (3) 某组分i在 、两相中分配达到平衡的条件是该组分______________。 (4) 自发进行的相变过程，都是物质i由______________相向着______________另一相转移，直到______________相等为止。 (5) 某二组分体系有n1 mol的1和n2 mol的2组成，则该体系的体积V=______________ (6) 理想溶液的定义是______________，即体系中每一种物质在任意浓度范围内都服从______________。 (7) 热力学第三定律可表述为_____________，若用数学式表示，可写成_____________。
(8) sTHVp (9) 27℃，1 mol理想气体由10.1325 kPa恒温膨胀至101325 Pa，则此过程的 ()S，()F，()G (10) 在等温等压条件下，体系吉布斯能的减少等于系统所作的_____________。 (11) 在等温等容过程中，若系统的F<0，W’=0，则此过程一定是_____________过程。 (12) 孤立系统的熵_____________，绝热过程中系统的熵_____________。
(13) 熵的物理意义是_____________，用数学式表示，可写成()S。 (14) 热力学几率是指_____________；数学几率P是指_____________。的数值总是___________，P的数值总是_____________。 (15) 理想气体系，在等温膨胀过程中，S_______；在等温压缩过程中，S_______；在绝热膨胀过程中，S_______；在绝热压缩过程中，，S_______。 (16) 热力学第二定律主要是解决了_____________问题。 (17) 自发过程的共同特征是_____________。 (18)对热力学第二定律的经典表述，Clausius说法是_____________；Kelvin说法是_____________。
(19) 热机效率()，可逆机的效率总是_____________其它任何一种热机的效率。卡诺热机的效率只与_____________有关。 (20) 卡诺循环是由_________、_________、_________、_________共四个步骤组成。
2. 选择题： （1）卡诺热机的效率 ( ) a. >1 b. <1 c. =1 d. >0, <1 （2）推动热力学第二定律的建立和发展的主要实践是( ) a. Joule实验 b. Joule-Thomson实验 c. 热机效率的研究 d. 热功当量实验 （3）在绝热不可逆过程中，系统的熵变是( ) a. >0 b. <0 c. =0 d. 0 （4）当系统从同一始态出发分别经可逆途径与不可逆途径到达相同的终态时，环境在可逆过程中的熵变总是( )在不可逆过程中的熵变。 a. 大于 b. 小于 c. 等于 d. 或大于或小于 5
（5）偏摩尔量是( )；化学势是( ) a. ,,jiSVnUn b. ,,jiTpnHn
c. ,,jiSpnFn d. ,,jiTVnGn （6）若N2(g)和O2(g)都视为理想气体，等温等压下，1 molN2(g)和1 molO2(g)混合后，不发生变化的一组热力学性质是( ) a. U，Ｈ，Ｖ b. U，Ｈ，S c. H，S，F d. V，F，G （7） H2和O2在绝热钢瓶中生成H2O，这是自发过程。则此过程的( ) a. S孤>0 b. (Ｇ)T ,p<0 c. (F)T V<0 d. (H)S ,p<0 （8）在－20℃和1 p#下，1 mol过冷水结成冰，则存在( ) a. S系<0、S环<0、S总<0 b. S系>0、S环>0、S总>0 c. S系<0、S环>0、S总<0 d. S系<0、S环>0、S总>0 （9）2 mol单原子理想气体，由10 dm3, 5×105 Pa一次膨胀为25 dm3, 2×105 Pa，环境的熵变 S环境＝( ) JK－1 a. 9.98 b. －9.98 c. 30.48 d. －30.48 （10）涉及Gibbs能的下列说法中不正确的是( ) a. 只有在等温等压下的自发性可逆过程中才有F=WR’
b. 在所有自发性热力学过程中，Gibbs能都是减少的 c. 在一定条件下，GT,,pW’也可作方向判据 d. 在等温等压下，G>0的过程不可能发生 （11）已知269.2 K时冰的蒸气压小于269.2 K时水的蒸气压，试从化学势分析，此时应当是( ) a. 水结成冰 b. 冰熔化成水 c. 冰水两相共存 d. 无法判断 （12）对A,B二组分理想溶液，下列( )说法是不正确的 a. 任一组分i在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律 b. 该溶液的沸点－组成图中液相线为一直线
c. 任一组分i的化学势表达式为：#(,)lniiiuTpRTX
d. 0AApk， 0BBpk（kA, kB为亨利常数）
(13) 理想气体绝热向真空膨胀，则：( ) a. ΔS = 0 ， W = 0 b. ΔH = 0，ΔU = 0 c. ΔG = 0，ΔH = 0 d. ΔU = 0，ΔG =0
(14) 在标准压力，273.15 K下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？( )