热力学第二定律习题
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热⼒学第⼆定律习题热⼒学第⼆定律⼀、选择题1. 可逆热机的效率最⾼,因此由可逆热机带动的⽕车:(A) 跑的最快; (B) 跑的最慢; (C) 夏天跑的快; (D) 冬天跑的快。
2. 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:T GH S ?-?=?;(B) 任意可逆过程:R T Q dS ??? ????= ; (C) 环境的熵变:环体系环境T Q S -=?;(D) 在等温等压下,可逆电池反应:T HS ?=?。
3. 1mol 双原⼦理想⽓体的()V T H ?是:(A) 1.5R ; (B) 2.5R ; (C) 3.5R ;(D) 2R 。
4. 下列关于卡诺循环的描述中,正确的是() (A)卡诺循环完成后,体系复原,环境不能复原,是不可逆循环(B)卡诺循环完成后,体系复原,环境不能复原,是可逆循环(C)卡诺循环完成后,体系复原,环境也复原,是不可逆循环(D)卡诺循环完成后,体系复原,环境也复原,是可逆循环5. 如图,可表⽰理想⽓体卡诺循环的⽰意图是:(A) 图⑴; (B) 图⑵; (C) 图⑶; (D)图⑷。
6. 计算熵变的公式+=T pdV dU S 适⽤于下列:(A) 理想⽓体的简单状态变化; (B) ⽆体积功的封闭体系的简单状态变化过程;(C) 理想⽓体的任意变化过程; (D) 封闭体系的任意变化过程。
7. 等温下,⼀个反应a A + b B = d D + e E 的 ?r C p = 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。
8. 熵是混乱度的量度,下列结论中不正确的是:(A) 同⼀种物质的()()()s l g m m m S S S >>;(B) 同种物质温度越⾼熵值越⼤;(C) 分⼦内含原⼦数越多熵值越⼤;(D) 0K 时任何纯物质的熵值都等于零。
《热力学第二定律》练习题热力学第二定律练题题目一一个绝热内有两个热源,一个热源温度为300K,另一个热源温度为600K。
中有一个导热体,初始时导热体处于300K温度状态。
导热体与热源接触后,两个热源温度分别为400K和500K。
问导热体的最终温度是多少?题目二一台工作在卡诺循环的热机从高温热源吸热2000J,排出低温热源的热量为1200J。
求该热机的效率。
题目三一个封闭系统中,两个物体分别处于300K和400K的温度,它们之间的熵变为-30J/K。
求这个系统的总熵变。
题目四一个绝热内有两个物体,物体A的温度为200K,物体B的温度为400K。
若物体A的熵变为-20J/K,求物体B的熵变。
题目五一台冰箱将室内的空气冷却至零下20摄氏度。
根据热力学第二定律,这个过程是否可行?为什么?题目六在一次可逆过程中,一个物体的内能增加了300J,同时吸收了200J的热量。
求该过程对外界做的功。
题目七一个绝热内有两个物体,初始时它们的温度分别为300K和400K。
如果两物体的热容相等,并且它们之间的传热是可逆的,请计算它们最终的温度。
题目八一台制冷机从低温热源吸收1200J的热量,并将480J的热量排出高温热源。
求该制冷机的制冷量。
题目九一台热机从高温热源吸收了200J的热量,对外做了100J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
题目十一台理想的热机从高温热源吸热1000J,对外做了500J的功。
求该热机排出低温热源的热量。
以上是《热力学第二定律》的练习题,请按照自己的理解回答。
可编辑修改精选全文完整版四、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。
第二章热力学第二定律习题一、填空题1. H2O(l)在80℃, kPa下蒸发,状态函数(U、S、H、A、G)改变值不为零的有。
2.常压下,过冷水凝结成同温度的冰,则S体 0,S总 0。
任一不可逆过程回到始态,其体系S体 0,S环 0。
4.热温商Q/T经证明为状态函数,其积分值必与熵变相等。
5. 100℃,的水蒸气变成100℃,p的液体水,ΔS ______ 0, ΔG ______ 0。
6. 选择“>”、“<”、“=”理想气体经节流膨胀,△S _____ 0,△G _____ 0.二、选择题1.在等温等压下进行下列相变:H2O (s,-10℃, p) = H2O (l,-10℃, p)在未指明是可逆还是不可逆的情况下,考虑下列各式哪些是适用的? ( ) δQ/T= Δfus S(1)(2) Q= Δfus H(3) Δfus H/T= Δfus S(4) -Δfus G = 最大净功(A) (1),(2)(B) (2),(3)(C) (4)(D) (2)2.纯液体苯在其正常沸点等温汽化,则: ( )(A) Δvap U=Δvap H,Δvap F=Δvap G,Δvap S> 0(B) Δvap U<Δvap H,Δvap F<Δvap G,Δvap S> 0(C) Δvap U>Δvap H,Δvap F>Δvap G,Δvap S< 0(D) Δvap U<Δvap H,Δvap F<Δvap G,Δvap S< 03. 1 mol液苯,在其标准沸点下蒸发,则()保持不变:(A)内能 (B) 蒸汽压 (C) 焓 (D) 熵(E)体积(F)汽化热(G)A (H)G4.H2(g)和O2(g)在绝热密闭钢瓶中反应生成水为零者是()(A)ΔU(B) ΔH (C) ΔS(D) ΔG5.克劳修斯-克拉贝龙方程只适用于()(A) 水在25℃,1atm空气中蒸发(B) 水在其标准沸点下蒸发达平衡(C) 水在其冰点时的固液相平衡(D)水在三相点时平衡6.公式-ΔG=W′适用于()(A) 孤立体系中的可逆过程(B) 封闭体系等温等压下可逆过程 (C) 封闭体系恒温恒容过程(E) 以上过程 7.100℃,105Pa 的水蒸气变成100℃,5×104Pa 的水蒸气,该过程的ΔG 与ΔA 的关系是( ) A.ΔG=ΔA=0 B.ΔG=ΔA<0 C.ΔG<ΔA D.ΔG>ΔA.8. 下列各式中,哪个是化学势( )A.j n p T i n U ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ B.,,j i T P n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ C.j n p T i n H ,,⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ D.,,ji T P n G n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 9. 在定温定压下,二组分混合形成理想溶液,下列哪个函数的变化值正确( )A.ΔS=0B.ΔV=0C.ΔG=0D.ΔA=010. 100℃,105Pa 的水蒸气变成100℃,5×104Pa 的水蒸气,该过程的ΔG 与ΔA 的关系是( )A.ΔG=ΔA=0B.ΔG=ΔA<0C.ΔG<ΔAD.ΔG>ΔA. 11.从热力学四个基本方程可导出VU S ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭( ) (A )T A V ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ (B )P H S ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ (C )SU V ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ (D )P G T ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭ 12. 工作在100℃和25℃的两个大热源间的卡诺热机,其效率为( ) (A)20%(B)25%(C)75%(D)100%13单原子理想气体的R )2/3(,v C m =,温度由T1变到T2时,等压过程体系的熵变P S ∆与等容过程熵变V S ∆之比是:( ) (A )1∶1 (B )2∶1(C )3∶5(D)5∶314. 下面诸式中不能称为基尔霍夫公式的是 ( ) (A )m p pmC TH ,∆=⎪⎭⎫⎝⎛∂∆∂ (B )⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m p m m dT C T H T H(C) ⎰∆+∆=∆21,12)()(T T m V m m dT C T U T U (D )p pC T H =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂15. 一隔板两端,左边装有25℃、1×P θ、 O 2,右边装有25℃、1×P θ、 O 2,均视为理想气体,当抽走隔板后,混合过程的ΔS 为A 、·k -1B 、0C 、·k -1D 、-·k -116. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?( )(A) Q =0 (B) W =0 (C) ΔU =0 (D) ΔH =0三、计算题1. 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示: lg(p /Pa) = - (T /K) (固体) (1)lg(p /Pa) = - 1453/(T /K) (液体) (2)试求其: (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力(4) 三相点的摩尔熔化熵2. 将 K,600 kPa 的 1 mol N 2绝热可逆膨胀到100 kPa ,试求该过程的Q ,W ,ΔU ,ΔH ,ΔF ,ΔG ,ΔS ,ΔS 隔离。
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(习题)一、选择题1.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是().A.热力学第一定律指出内能能够与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的B.内能能够转化为其他形式的能,只是会产生其他阻碍,故两条定律并不矛盾C.两条定律差不多上有关能量的转化规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别D.事实上,能量守恒定律差不多包含了热力学第一定律和热力学第二定律2.以下哪个现象不违抗热力学第二定律().A.一杯热茶在打开盖后,茶会自动变得更热B.没有漏气、没有摩擦的理想热机,其效率可能是100%C.桶中浑浊的泥水在静置一段时刻后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.热量自发地从低温物体传到高温物体3.下列关于能量耗散的说法,正确的是().A.能量耗散使能的总量减少,违抗了能量守恒定律B.能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C.各种形式的能量向内能的转化,是能够自动全额发生的D.能量耗散导致能量品质的降低4.关于能源,以下说法中正确的是().A.煤、石油、天然气等燃料的化学能实际上是太阳能转化而成的B.能源的利用过程,实质上是能的转化和转移的过程C.到目前为止,人类所利用的所有能源实际上差不多上太阳能转化而成的D.核能和地热能来自地球本身5.当前世界上日益严峻的环境问题要紧源于().A.温室效应B.厄尔尼诺现象C.人类对环境的污染和破坏D.火山喷发和地震6.下列叙述中不正确的是().A.市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量B.无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏C.大气中CO2含量的增多是引起温室效应的要紧缘故D.“白色污染”是当前环境爱护亟待解决的问题之一7.如图所示为电冰箱的工作原理图.压缩机工作时,强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环.那么,下列说法中正确的是().A.在冰箱内的管道中,制冷剂迅速膨胀并吸取热量B.在冰箱外的管道中,制冷剂迅速膨胀并放出热量C.在冰箱内的管道中,制冷剂被剧烈压缩并吸取热量D.在冰箱内的管道中,制冷剂被剧烈压缩并放出热量8.下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是().A.从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律B.一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C.有的自然过程沿着分子热运动无序性增人的方向进行,有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵可不能减小9.第二类永动机不可能制成,这是因为().A.违抗了能量守恒定律B.热量总是从高温物体传递到低温物体C.机械能不能全部转变为内能D.内能不能全部转化为机械能,同时不引起其他变化10.装有浑浊黄河水的杯子置于与它温度相同的绝热容器中,过一段时问,泥沙沉淀,则杯中水温将().A.升高B.不变C.下降D.无法确定二、填空题11.热量会自动地从________传给________,但可不能自发地从_____ ___传给________,这说明:热传导的过程是有________的,那个过程能够向一个方向自发地进行,然而向相反的方向不能________地进行,要实现相反方向的过程,必须有________,因而产生________或引起________.12.依照热力学定律和分子动理论,可知理想气体在温度升高时,内能(填:不变、增大、减小);第二类永动机不可能制成的要紧缘故是违抗了13.只要确定了________,符合那个________的就叫做有序,有序和无序是相对的.无序意味着各处都一样,没有差别,而有序则相反.14.假如一个“宏观态”对应的“微观态”比较多,就说那个“宏观态”是比较________.三、解答题15.依照你对熵增加原理的说明,举出一些系统从有序变为无序的例子.16.有一座瀑布的高度是50 m,流量为12 m3/s,打算在瀑布底部利用水流能发电,设在瀑布顶处水流速率与从发电机处水轮机内流出速率相等,且水流能有65%被利用,求安装的发电机功率最多多大?(g取10 m/s2)17.水能是可再生能源,可连续地利用它来发电,为人类提供“清洁”的能源,若一水力发电站水库的平均流量为Q(m3/s),落差为h,发电效率为 ,则全年发电量(kW·h)是多少?(g取10m/s2)【答案与解析】一、选择题1.【答案】B【解析】热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾,机械能和内能的转化具有方向性,故B选项正确.2.【答案】C【解析】茶可不能自发地变得更热,选项A错误;不管什么样的热机,效率永久可不能达到100%,选项B错误;热量可不能自发地从低温物体传到高温物体,选项D错误。
《热力学第二定律》习题及答案选择题1.ΔG=0 的过程应满足的条件是(A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程 (B) 等温等压且非体积功为零的过程 (C) 等温等容且非体积功为零的过程(D) 可逆绝热过程 答案:A2.在一定温度下,发生变化的孤立体系,其总熵(A )不变 (B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大答案:D 。
因孤立系发生的变化必为自发过程,根据熵增原理其熵必增加。
3.对任一过程,与反应途径无关的是(A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案:A 。
只有内能为状态函数与途径无关,仅取决于始态和终态。
4.下列各式哪个表示了偏摩尔量: (A),,j i T p n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (B) ,,j i T V n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (C) ,,j i T V n A n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ (D) ,,ji i T p n n μ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 答案:A 。
首先根据偏摩尔量的定义,偏导数的下标应为恒温、恒压、恒组成。
只有A和D 符合此条件。
但D 中的i μ不是容量函数,故只有A 是偏摩尔量。
5.氮气进行绝热可逆膨胀ΔU=0 (B) ΔS=0 (C) ΔA =0 (D) ΔG=0答案:B 。
绝热系统的可逆过程熵变为零。
6.关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是(A)ΔG ≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立(B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小(C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生(D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。
答案:A 。
因只有在恒温恒压过程中ΔG ≤W'才成立。
7.关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的(A)热不能自动从低温流向高温(B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化(C)第二类永动机是造不成的(D 热不可能全部转化为功答案:D 。
第二次作业热力学第二定律一、单选题1) 理想气体绝热向真空膨胀,则()A. ∆S = 0,∆W = 0B. ∆H = 0,∆U = 0C. ∆G = 0,∆H = 0D. ∆U =0,∆G =02) 对于孤立体系中发生的实际过程,下式中不正确的是()A. W = 0B. Q = 0C. ∆S > 0D. ∆H = 03) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则()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. 不能确定以上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。
4) 求任一不可逆绝热过程的熵变∆S,可以通过以下哪个途径求得?()A. 始终态相同的可逆绝热过程。
B. 始终态相同的可逆恒温过程。
C. 始终态相同的可逆非绝热过程。
D. B 和C 均可。
5) 在绝热恒容的系统中,H2和Cl2反应化合成HCl。
在此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零?()A. ∆r HmB. ∆rUmC. ∆rSmD. ∆rGm6) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内,其中左气室内氧气状态为p1=101.3kPa,V1=2dm3,T1=273.2K;右气室内状态为p2=101.3kPa,V2=1dm3,T2=273.2K;现将气室中间的隔板抽掉,使两部分气体充分混合。
此过程中氧气的熵变为: ( )A. ∆S >0B. ∆S <0C. ∆S =0D. 都不一定7) 1mol理想气体向真空膨胀,若其体积增加到原来的10倍,则体系、环境和孤立体系的熵变分别为:( )A.19.14J·K-1, -19.14J·K-1, 0B.-19.14J·K-1, 19.14J·K-1, 0C.19.14J·K-1, 0, 0.1914J·K-1D. 0 , 0 , 08) 1mol Ag(s)在等容下由273.2K加热到303.2K。
热力学第二定律习题填空题1.在以绝热箱中置一绝热隔板,将向分成两部分,分别装有温度,压力都不同的两种气体,将隔板抽走室气体混合,若以气体为系统,则此过程。
=、=、=2.某均相化学反应在恒压,绝热非体积功为零的条件下进行,系统的温度由升高到则此过程的;如果此反应是在恒温,恒压,不作非体积功的条件下进行,则。
=、<3.对于组成不变的均相封闭系统,当有个独立的强度因素确定之后,系统中所有的强度性质也就确定了,若再知道 , 则所有的广度性质也就确定了。
2 物质的量4.单原子理想气体从始态为经下列过程:Ⅰ恒容升温,Ⅱ恒温压缩至体积缩小一半,Ⅲ恒压升温Ⅳ绝热可你压缩至体积缩小一半;上述四个过程中,终态压力最大的过程是过程 , 最小的是过程 ; 终态温度最高的过程是过程 , 最低的是过程。
Ⅳ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ5.25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧, 放热则反应的。
-6528 、65356.已知的, 则的。
-285.847.使用的条件为。
绝热过程8.理想气体向真空膨胀过程 , 下列变量中等于零的有 :。
9.双原子理想气体经压力加热内能变化为,则其焓变为。
350J10.在与的混合物中, 有反应转化生成, 那么对于的= 。
选择题11.理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发分别经绝热可逆压缩;绝热不可逆压缩达到同一始态温度T2; ,则过程的功( )A.W1> W2B.W1< W2C.W1 = W2D.W1与 W2无确定关系12.某液态混合物由状态A变化到状态B,经历两条不同的途径,其热,功,内能变化,焓变化分别为 Q1,W,△U1,△H1,和Q2,W2,△U2,△H2则()A.Q1-W1=Q2-W2 B.△U1-W1=△U2-W2 C.△H1-Q1=△H2-Q2 D.△U1-△H1=△U2-△H213.某化学反应A(g)+2B(g)→2C(g)的△r H c m则反应在进行过程中的热Q ()A.一定为正值 B.一定为负值C.一定为零 D.正负值不定14.实际气体经不可逆循环,则()A.△U=0,△H>0 B.△U>0,△H>0C.△U=0,△H<0D.△U=0,△H=015.热力学第一定律△U=Q+W的形式表达式时,其条件是( )A.任意系统工程 B.隔离系统 C.封闭系统 D.敞开系统16.一定量的理想气体从p1,V1,T分别经1(1)绝热可逆膨胀到p2,V2,T2;(2)经绝热恒外压膨胀到p´2,V´2,T´2,若p´2=p2,那么()A.T´2=T2,V´2=V2B.T´2>T2,V´2<V2C.T´2>T2,V´2>V2D.T´2<T2,V´2>V217.某系统经历一不可逆循环过程之后,下列关系式中不能成立的是()A.Q=0B.△C p=0C.△U=0D.△T=018.当系统将热量传递给环境之后,其焓值()A.必定减少B.必定增加C.必定不变D.不一定改变19.分子数增加的放热化学反应在一绝热钢瓶中进行,则()A.Q>0,W>0,△U>0B.Q=0,W<0,△U<0C.Q=0,W=0,△U=0D.Q<0,W>0,△U=020.实际气体经节流膨胀后,下列那一组结论是正确的()A.Q<0,△H=0,△p<0B.Q=0,△H=0,△T<0C.Q=0,△H<0,△p<0D.Q=0,△H=0,△p<0C、D、D、D、C、C、A、D、C、D判断题1.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值,当系统的状态发生变化时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。
一、 判断题1. 可逆热机效率最高。
在其它条件都相同时,与其它热机对比,可逆热机拖动火车行走的距离最长, 速度最慢。
2. 单组分均相封闭体系中,焓值在恒压只作体积功的条件下,随温度的升高而增大。
3. 单组分均相封闭体系中,熵值在恒压只作体积功的条件下,随温度的升高而减少。
4. 单组分均相封闭体系中,吉布斯自由能在恒压只作体积功的条件下,随温度的升高而减少。
5. 过程 的熵变 ,对于可逆途径用等号;对于不可逆途径用大于号。
因此完成过程 ,经可逆途径的ΔS 1大于经不可逆途径的ΔS2。
6. 因为熵是状态函数,所以只要始终态一定,ΔS 就是一定的,因而无论从始态到终态经历何种过程,其热温商的值也是一定的。
7. 在pV 图上,一条等温线和一条绝热线有可能相交两次。
8. 一理想气体系统自某一始态出发,分别进行可逆的定温膨胀和不可逆的定温膨胀,能够达到同一终态。
9. 一理想气体系统自某一始态出发,分别进行可逆的绝热膨胀和不可逆的绝热膨胀,不能够达到同一终态。
10. 热力学第二定律可以表述为"将热全部转变为功是不可能的;将功全部转变为热则是可能的。
11. 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。
12. 自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
13. 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。
14. 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。
15. 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是矛盾的。
二、 选择题1. 1mol 理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍,则物系的熵变为( )A :ΔS=0 B: ΔS=19.1J/K C :ΔS>19.1J/K D :ΔS<19.1J/K2. H 2和O 2在绝热的钢瓶中反应生成水,体系的温度升高了,此时( )A :ΔH=0B :ΔS=0C :ΔG=0D :ΔU=03. 1mol 单原子理想气体,如图所示,从状态1变到状态2,对于这一过程,下列各式哪个是不正确的( ) A :ΔU=Q B :ΔH=Q C :ΔS<0 D :ΔU<04. 理想气体的卡诺循环A →B →C →D →A, 当以S---T 图示时为( )5. 根据麦克斯韦关系,V T p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂应等于( ) A :T V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ B :T S V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C :-T V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ D :-T S V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 6. 对1mol 理想气体,其T p S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂为( ) A : R B : 0 C : R/P D : -R/P7. 对1mol 理想气体,其T V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂为( ) A : R/V B : 0 C : R D : -R/p8. 如上图,把隔板抽走后,左右两侧的气体(可视为理想气体)发生混合,则混合过程的熵变化为( ) A :0.994J.K -1 B :0 C :4.16J.K -1 D :-4.16J.K -19. 1mol 理想气体在273K 时从1atm 等温可逆膨胀到0.1atm,则此过程的ΔG 为( )A :1249 J•mol -1B :5226 J•mol -1C :5226 calD : -5226 J•mol -110. 1mol 理想气体在简单的状态变化中从p1,V1,T1,变到p2,V2,T2,在计算该过程的熵变时,哪一式子不适用( )A :1212ln lnp p R T T C S p -=∆ B :1212ln ln p p R T T C S p +=∆C :1212ln lnV V R T T C S V +=∆ D :1212ln ln V V R p p C S V +=∆ 11. 一列火车在我国的铁路上行驶,在下列哪一种地理气候条件下,内燃机的热效率最高( )A :南方的夏季B :北方的夏季C :南方的冬季D :北方的冬季12. 在恒压恒熵条件下,对于不做非体积功的封闭体系,用下列哪个状态函数的增量来判断其自发变化的方向( ) A :H B :S C :A D :G13. 热力学基本式dG=-SdT +Vdp 可适用下述哪一个过程( )A :298K ,标况的水蒸发过程B :理想气体真空膨胀C :电解水制取氢D :N2+3H2→2NH3为达平衡14. 25℃时,将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体,该过程( )A :∆S > 0,∆G < 0 ;B :∆S < 0,∆G < 0 ;C :∆S = 0,∆G = 0 ;D :∆S = 0,∆G < 0 。
第二章 热力学第二定律习题1. 1L 理想气体在3000 K 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:22max 1111210lnln 1519.91ln103499.73499.7ln1.167/3000H U V V W nRT p V V V J V S nR J K V ∆∆=-=-=-⨯=-∆===等温膨胀,==当等温可逆膨胀时,体系对环境做功最大:2. 1mol H 2在300K 从体积为1dm 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300K 从1dm 3经恒温可逆膨胀至10 dm 3其熵变又是多少?由此得到怎样的结论?解:真空膨胀为不可逆过程,要计算熵变,必须先设计可逆过程,即等温可逆膨胀过程,ΔS = nR ln (V 2/V 1)=1×8.314×ln10 = 19.14J/K对于等温可逆膨胀,不需设计可逆过程,直接计算,由于两步的始态和终态相同,所以等温可逆膨胀的熵变也等于19。
14J/K 。
结论:只要体系的始态和终态相同,不管是可逆过程还是不可逆过程,体系熵变相同.3. 0。
5 dm 3 343K 水与0.1 dm 3 303K 水混合,求熵变.解:水的混合过程为等压变化过程,用ΔS = n C p,m ln (T 2/T 1)计算,同时熵是广度性质的状态函数,具加和性,熵变ΔS 等于高温水的熵变ΔS h 加上低温水的熵变ΔS c .先计算水终态温度,根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算,设终态水温为T 终。
Q = n C p ,m (T 2 — T 1) = (0。
1ρ/M ) C p ,m (T 终-303) = (0.5ρ/M ) C p ,m (343—T终)T 终 = 336.3KΔS = ΔS h +ΔS c = (0.5ρ/M ) C p,m ln(336.3/343) + (0.1ρ/M ) C p ,m ln(336.3/303) = (0。
热力学第二定律习题下列热现象说法正确的是()A.物体的温度越高,说明物体分子的平均动能越大B.波涛汹涌的海水上下翻腾,说明水分子热运动剧烈C.水凝结成冰,说明水分子的热运动已停止D.空调制冷时,将热量从低温室内传到高温室外,说明热传递是随意的,不具有方向性【解析】A、温度是物体平均动能的标志,物体的温度越高,说明物体分子的平均动能越大,故A正确。
B、波涛汹涌的海水上下翻腾是宏观物体的运动,水分子热运动是微观粒子的运动,两者并不相同,故B错误。
C、分子做永不停息的热运动,即使水凝结成冰,水分子的热运动也不会停止,故C错误。
D、空调制冷是因为消耗电能而使压缩机工作,而不是热量自发地从低温物体传到高温物体,不能说明不存在方向性,故D错误。
【答案】A)下列说法正确的是()A.单晶体有固定的熔点,多晶体和非晶体没有固定的熔点B.小昆虫可以停在水面上,主要是液体表面张力作用的结果C.空调机夏天工作时,可以将室内的热量散发到高温的室内,降低室内温度,说明热力学第二定律是错的D.密闭容器自由下落时,内部气体的压强不会减小E.一定质量的实际气体发生等温膨胀时,内能是可能增大的【解析】A、晶体都有固定的熔点,故A错误;B、表面层内液体分子的作用力主要表现为引力,正是分子间的这种引力作用,使表面层具有收缩的趋势;昆虫停在水面上,水面向下发生弯曲,表面层具有的收缩的趋势给了昆虫向上的支持力,故B正确;C、空调机夏天工作时,可以将室内的热量散发到高温的室内,降低室内温度,是消耗了电能,所以热力学第二定律并没有错,故C错误;D、当某一密闭容器自由下落时,气体分子仍然在碰撞器壁,则气体压强不会减小,故D正确;E、实际气体发生等温膨胀时,如果吸收的热量大于对外做的功,则分子势能可能变大,故内能可能增大,故E正确。
【答案】BDE下列说法正确的是()A.热量不可以从低温物体传递到高温物体B.从微观角度看,气体压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的C.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,压强必然增大D.温度是描述分子热运动剧烈程度的物理量,一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同E.在冬季剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,不易拔出,是因为夜晚气温降低,瓶内气体压强变小的缘故【解析】A、根据热力学第二定律分析,热量不可以自发的从低温物体传递到高温物体,但在引起其他变化的情况下,可以从低温物体传递到高温物体,比如冰箱,故A错误。
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’>D G和D G <0,则此状态变化一定能发生。
()9、绝热不可逆膨胀过程中D S >0,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中D 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H2O ( 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。
第二章热力学第二定律(习题)第二章热力学第二定律一、填空题1、可逆循环的热温商之和等于,在工作于温度为T1与T2两热源间的所有热机中,只有热机的效率最高,它的效率值可达η= 。
2、历史上曾提出过两类永动机。
第一类永动机指的是就能做功的机器。
因为它违反了定律,所在造不出来。
第二类永动机指的是,它并不违反定律,但它违反了定律,故也是造不出来的。
3、熵是系统的状态函数,按性质的分类,熵属于性质。
在隔离系统中,一切可能发生的宏观过程都是过程,均向着系统的熵值的方向进行。
直至平衡时,熵值达到此条件下的为止。
在隔离系统中绝不会发生熵值的过程。
4、从熵的物理意义上看,它是量度系统的函数。
当物质由它的固态变到液态,再变到气态时,它的熵值应是的。
而当温度降低时,物质的熵值应是的。
热力学第三定律的内容是。
5、下列各公式的适用条件分别是:对亥氏函数判据公式△A≤0,是。
对吉氏函数判据公式△G≤0,是。
对热力学基本方程式,如dG=-SdT+Vdp等,是。
6、热力学第一定律△U=Q+W的适用条件是;热力学第二定律△S≥0作判据时的适用条件是;热力学第三定律S(0K)=0的适用条件是。
7、理想气体的恒温过程为恒的过程;所有气体的节流膨胀为恒过程;所有系统的可逆绝热过程为恒;所有恒温恒压下的可逆相变过程为恒的过程。
8、理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到相同的终态压力,则终态的温度T可逆 T 不可逆,终态的体积V可逆 V不可逆(填入>、<或=)。
9、对于U、H、S、F和G等热力学量,(1)在绝热定容反应器中反应,过程中不变的量是。
(2)在373K和101325Pa下,液体水气化过程中不变的量是。
(3)气体绝热可逆膨胀过程中不变的量是。
(4)理想气体节流膨胀过程中不变的量是。
10、理想气体等温向真空膨胀,体积由V1变到V2,其△U ,△S 。
11、实际气体绝热自由膨胀,其△U 0,△S 0。
12、在、、的条件下,系统的自发变化总是朝着吉布期函数的方向进行的,直到系统达到平衡。
1.在孤立系中,bai能量总是从有序到无序。
du表明了一种能量的自发的衰减过程。
用熵zhi来描述混乱的状态。
dao2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不引起其它变化。
克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。
在其他方面,如进化论的证明方面也起作用。
用生动的语句描述就是:你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。
扩展资料:①热力学第二定律是热力学的基本定律之一,是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。
它是关于在有限空间和时间内,一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移,而不能由低温物体自动向高温物体转移,也就是说在自然条件下,这个转变过程是不可逆的。
要使热传递方向倒转过来,只有靠消耗功来实现。
自然界中任何形式的能都会很容易地变成热,而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能,从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。
热机能连续不断地将热变为机械功,一定伴随有热量的损失。
第二定律和第一定律不同,第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性,第二定律阐明了过程进行的方向性,否定了以特殊方式利用能量的可能性。
②人们曾设想制造一种能从单一热源取热,使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器,这种空想出来的热机叫第二类永动机。
它并不违反热力学第一定律,但却违反热力学第二定律。
③从分子运动论的观点看,作功是大量分子的有规则运动,而热运动则是大量分子的无规则运动。
显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小,而有规则的运动变成无规则运动的几率大。
一个不受外界影响的孤立系统,其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行,从此可见热是不可能自发地变成功的。
④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。
而不适用于少量的微观体系,也不能把它推广到无限的宇宙。
⑤根据热力学第零定律,确定了态函数——温度;根据热力学第一定律,确定了态函数——内能和焓;根据热力学第二定律,也可以确定一个新的态函数——熵。
可以用熵来对第二定律作定量的表述。
热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据,其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。
表述如下:1、可以通过使两个体系相接触,并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。
2、当外界条件不发生变化时,已经达成热平衡状态的体系,其内部的温度是均匀分布的,并具有确定不变的温度值。
3、一切互为平衡的体系具有相同的温度,所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示,也可以通过第三个体系的温度来表示。
第二章热力学第二定律习题1. 1L理想气体在3000 K时压力为1519.9 kPa,经等温膨胀最后体积变到10 dm3,计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。
解:2. 1mol H2在300K从体积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3,求体系的熵变。
若使该H2在300K从1dm3经恒温可逆膨胀至10dm3其熵变又是多少。
由此得到怎样的结论。
解:真空膨胀为不可逆过程,要计算熵变,必须先设计可逆过程,即等温可逆膨胀过程,ΔS = nRln(V2/V1)=1×8.314×ln10 = 19.14J/K对于等温可逆膨胀,不需设计可逆过程,直接计算,由于两步的始态和终态相同,所以等温可逆膨胀的熵变也等于19.14J/K。
结论:只要体系的始态和终态相同,不管是可逆过程还是不可逆过程,体系熵变相同。
3. 0.5 dm3 343K水与0.1 dm3 303K水混合,求熵变。
解:水的混合过程为等压变化过程,用ΔS = nCp,mln(T2/T1)计算,同时熵是广度性质的状态函数,具加和性,熵变ΔS等于高温水的熵变ΔSh加上低温水的熵变ΔSc。
先计算水终态温度,根据高温水放出的热量等于低温水吸收的热量来计算,设终态水温为T终。
Q = nCp,m (T2 - T1) = (0.1ρ/M) Cp,m (T终-303) = (0.5ρ/M) Cp,m (343-T终)T终= 336.3KΔS = ΔSh +ΔS c = (0.5ρ/M) Cp,mln(336.3/343) + (0.1ρ/M)Cp,m ln(336.3/303)= (0.5×103/18)×75.31 ln(336.3/343) + (0.1×103/18)×75.31 ln(336.3/303)= 2.35J/K4. 有473K的锡0.25kg,落在283K1kg的水中,略去水的蒸发,求达到平衡时此过程的熵变。
已知锡的Cp,m=24.14J/K·mol, 原子量为118.71,水的Cp,m=75.31J/K·mol。
解:先求锡和水的终态温度T终Q =n锡Cp,m,锡(473-T终) =n水Cp,m,水(T终-283)(250/118.71) × 24.14 × (473-T终) = (1000/18) × 75.13 ×(T终-283)T终=285.28KΔS = ΔSh+ ΔSc =n锡Cp,m,锡ln(285.28/473) + n水Cp,m,水ln(285.28/283)= (250/118.71)×24.14 ln(285.28/473)+ (1000/18)×75.31 ln(285.28/283)= 7.865J/K5. 1mol水在373K和101.325kPa向真空蒸发,变成373K和101.325kPa的水蒸气,试计算此过程的ΔS体系,ΔS环境和ΔS总,并判断此过程是否自发。
(水的相变热为40.67KJ/mol)解:水向真空蒸发不是可逆过程,求其熵变,设计可逆过程,在等温等压下水蒸发为水蒸气,ΔS体系=ΔH/T = 1×40670/373 = 109J/K求ΔS环境必须先求Q环境,即实际过程中传递的热量。
对实际过程――真空蒸发,W =0,则ΔU = 0 =Q体系=-Q环境对于可逆蒸发过程的内能变化值与真空蒸发值相同,只要求得可逆过程的ΔU就能求得Q环境。
对可逆过程:ΔH=ΔU+Δ(pV)(水的体积可忽略)ΔU = ΔH -Δ(pV)= ΔH - nRT=40670-1×8.314×373=37.569KJ 则:Q环境=-37.569KJΔS环境= Q环境/T=-37569/373=-100.7J/KΔS总=ΔS体系+ΔS环境=109-100.7=8.3J/K>0因ΔS总>0,所以此过程为自发不可逆过程。
6.试计算263K和101.325 kPa,1 mol水凝结成冰这一过程的ΔS 体系、ΔS环境和ΔS总,并判断此过程是否为自发过程。
已知水和冰的热容分别为75.3 J/K·mol和37.6 J/K·mol,273K时冰的熔化热为– 6025 J/mol。
解:1mol O2283K, V1mol H2293K,V解:设混合后温度为t K,则:1×28.03×(t - 283)= 1×28.03×(293 - t )t = 288K 8. 在温度为298K的室内有一冰箱,冰箱内的温度为273K。
试问欲使1kg水结成冰,至少须做功若干。
此冰箱对环境放热若干。
已知冰的熔化热为334.7 J/g。
(注:卡诺热机的逆转即制冷机,可逆制冷机的制冷率β=Q/(W) = T1/(T2 – T1))。
解:9. 有一大恒温槽,其温度为369.9K,室温为299.9K,经过相当时间后,有4184J的热因恒温槽绝热不良而传递给室内空气,试求(1)恒温槽的熵变;(2)空气的熵变;(3)试问此过程是否可逆。
解:(1)ΔS恒温槽=(-4184)/(96.9 + 273) = -11.31J/K(2) ΔS空气=4184/(26.9 + 273) = 13.95J/K(3) ΔS总= ΔS恒温槽+ ΔS空气=-11.31 + 13.95 =2.64J/K>0此过程为不可逆过程。
10. 1mol甲苯在其沸点383.2K时蒸发为气体,求该过程中的Q、W、ΔH、ΔU、ΔS及ΔG,已知甲苯的汽化热为362kJ/kg。
解:Q = 362×0.092 = 33.304 kJW = - pe(V气-V液)≌-peV气=-nRT = -1×8.314×383.2= -3186JΔU = Q + W = 33.304 - 3.186 = 30.118KJ等温等压过程:ΔH =QP =33.304KJ甲苯在正常沸点下变为气体,为可逆过程,则:ΔS=QR/T = 33304/383.2 = 86.9J/K对等温相变可逆过程,ΔG=011. 1molO2于298 K (1)由100 kPa等温可逆压缩到600 kPa,求Q、W、ΔH、ΔU、ΔF、ΔG、ΔS和ΔS孤立;(2) 若自始至终用600 kPa的外压,等温压缩到终态,求上述各热力学量的变化。
解:(1) 等温可逆压缩,则ΔH =ΔU =0W = -nRTln(p1/p2) = -1×8.314×298ln(100/600) = 4443JQ = -W = -4443JΔS= QR/T = (-4443)/298 = -14.9J/KΔF=ΔG=-TΔS=nRTln(p2/p1) = 4443J对可逆过程ΔS孤立=ΔS体+ΔS环境=0(2) 始态和终态与(1)相同,则:ΔH=ΔU=0ΔS= -14.9J/K,ΔF=ΔG=4443J等温恒外压压缩,则V2 = nRT/p2 = 1×8.314×298/600 = 4.13LV1 = nRT/p1 = 1×8.314×298/100 = 24.78LW =- p外(V2-V1) = -600×(4.13-24.78) = 12.39kJQ =- W= -12.39kJΔS环境=Q/T = 12390/298 = 41.58J/KΔS孤立=ΔS+ΔS环境=-14.9+41.58=26.68J/K12. 298K,1mol O2从100 kPa绝热可逆压缩到600kPa,求Q、W、ΔH、ΔU、ΔG、ΔS。
已知298K氧的规定熵为205.14 J/K·mol。
(氧为双原子分子,若为理想气体,Cp,m = 3.5R, γ=1.4)解:13. 273K,1 MPa,10 dm3的单原子理想气体,绝热膨胀至0.1 MPa,计算Q、W、ΔH、ΔU、ΔS。