热力学第二定律练习题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,S0,，绝热不可逆压缩过程,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,、,p,时，,1 mol,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，此过程的,S,=,S,(,环,),。,28,系统经过不可逆循环后的熵变大于可逆循环的熵变。,29,系统从始态到达终态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。,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,熵变小于的过程不可能自发进行。,32,系统经可逆放热过程后的熵必然减少。,35,可逆绝热过程的熵变必然为。,36.,满足 的气体一定是理想气体。,二、简答题,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,S,=0,，因此，熵达最大值。,(3),体系经历一循环过程后，,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，,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,G,=0,。,(9),只有等温等压条件下才有吉布斯函数,G,的变化值。,2.,在什么条件下,下列等式才能成立,?,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,?,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,？,4,.“,在可逆过程中,而在不可逆过程中,，所以对于,6.,任意体系经一循环过程,U,，,H,，,S,，,G,，,F,均为零，此结论对吗？,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？,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,的过程都是不可逆过程，对吗？为什么？,10.,一个理想热机，在始态温度为,T,2,的物体,A,和温度为,T,1,的低温热源,R,之间可逆地工作，当,A,的温度逐步降到,T,1,时，,A,总共输给热机的热量为,Q,2,，,A,的熵变为,S,A,，试导出低温热源,R,吸收热量,Q,1,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？,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？,理想气体绝热自由膨胀过程；,(),实际气体节流膨胀过程；,(),理想气体由,(,p,1,T,1,),状态绝热可逆变化到,(,p,2,T,2,),状态；,(),H,2,和,Cl,2,在刚性绝热的容器中反应生成,HCl,；,(),0,、,p,时，水结成冰的相变过程；,(),理想气体卡诺循环。,(),2,a,molA,与,b,molB,的理想气体，分别处于,(,T,V,p,A,),与,(,T,V,p,B,),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,。,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,)+O,2,(g)=CO,2,(g),在恒温、恒压条件下发生，其,r,H,m,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，,H,2,和,Cl,2,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,m,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,(B),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,(C)S,体系,0,，,S,环境,0,，,S,环境,0,9.,已知某可逆反应的,(,r,H,m,/,T),p,=0,，则当反应温度降低时其熵变,r,S,m,（）,(A),减小,(B),增大,(C),不变,(D),难以判断,10.,在,N,2,和,O,2,混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正确的是,(),(A)U=0 (B)F=0 (C)S=0 (D)G=0,11.,单原子理想气体的,C,V,m,=(3/2)R,温度由,T,1,变到,T,2,时，等压过程体系的熵变,S,p,与等容过程熵变,S,V,之比是,(),(A)1:1 (B)2:1 (C)3:5 (D)5:3,12.,水在,100,，,P,压力下沸腾时，下列各量何者增加？,(),(A),熵,(B),气化热,(C)Gibbs,自由能,(D),蒸气压,13.,室温下，,10P,的理想气体绝热节流膨胀至,5P,的过程有：,(1)W 0,；,(2)T,1,T,2,；,(3)Q=0,；,(4)S 0,其正确的答案应是：,(),(A)(3),、,(4)(B)(2),、,(3)(C)(1),、,(3)(D)(1),、,(2),14.,物质的量为,n,的理想气体从,T,1,P,1,V,1,变化到,T,2,P,2,V,2,，下列哪个公式不适用,(,设,C,V,m,为常数,),。,(),(A)S=nC,P,m,ln(T,1,/T,2,)+nRln(P,2,/P,1,),(B)S=nC,V,m,ln(P,2,/P,1,)+nC,P,m,ln(V,2,/V,1,),(C)S=nC,V,m,ln(T,2,/T,1,)+nRln(V,2,/V,1,),(D)S=nC,P,m,ln(T,2,/T,1,)+nRln(P,1,/P,2,),15.,封闭体系中，若某过程的,F=0,，应满足的条件是：,(),(A),绝热可逆,且,W,f,=0,的过程,(B),等容等压,且,W,f,=0,的过程,(C),等温等压,且,W,f,=0,的可逆过程,(D),等温等容,且,W,f,=0,的可逆过程,16.,正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的,Vap,G,值应如何变化？,(),(,A),Vap,G,0 (B),Vap,G,0 (,C),Vap,G,0 (D),Vap,G,0,17.,从热力学基本关系式可导出,(,U/,S),V,等于,(),(A)(,H/,S),P,(B)(,F/,V),T,(C)(,U/,V),S,(D)(,G/,T),P,18.,某气体的状态方程为,PV,m,=RT+,p,，其中,为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能,(),(A),不变,(B),增大,(C),减少,(D),不能确定,19.,恒压下纯物质当温度升高时其吉氏自由能,(),(A),上升,(B),下降,(C),不变,(D),无法确定,20.,对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是,(A)(,H/,S),V,=T (B)(,F/,T),V,=-S,(C)(,H/,p),S,=V (D)(,U/,V),S,=p,21.,大多数物质的液体在正常沸点时的摩尔气化熵为：,(),(A)20 J.K,-1,.mol,-1,(B)25 J.K,-1,.mol,-1,(C)88 J.K,-1,.mol,-1,(D)175 J.K,-1,.mol,-1,22,25,时，将,11.2,升,O,2,与,11.2,升,N,2,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,r,H,m,/,T,；,(C),r,S,m,r,H,m,/,T,；,(D),r,S,m,r,H,m,/,T,。,24,等容等熵不做其它功的自发过程，下列关系肯定成立的是：,(A),G,0,；,(B),F,0,；,(C),H,0,；,(D),U,U,；,(B),F,U,；,(C),G,U,；,(D),H,0,G0,27.,下列各式中对理想气体,何时不为零,(),A.,B.,C.,D.,28.,在,298K,时已知气相反应,的,为,则发,1mol,反应的,A.,=,B.,=0,D.,C,.,29.,下列叙述中，哪一种是错误的？,A.,热不能自动从低温物体流向高温物体。,B.,不可能从单一热源吸热作功而无其他变化。,C.,一切可能发生的宏观过程，均向着隔离体系熵增大的方向进行。,D.,绝热可逆过程是恒熵过程。,30.,过冷水的热容比同温度下的冰要大，则过冷水凝结成冰的相变过程的熵变比水凝结成冰的平衡相变过程的熵变,A.,大,B.,小,C.,一样,D.,无法定,31.,在标准压力下，,90,的液态水气化为,90,的水蒸气，体系的熵变将：,A.,小于零,B.,大于零,C.,等于零,D.,不能确定,32.G=F,的条件是（）。,（,A,）恒温恒容；（,B,）恒温恒压；（,C,）,(pV,)=0,的一切过程；（,D,）无法判断。,33,下列关于自由能和温度关系的曲线正确的是（）,五、计算题,1.,一可逆机在三个热源间工作，当热机从,T,1,热源吸热,1200,焦尔，作功,200,焦尔时，试求：,(1),其它两个热源与热机交换的热量，指出热机是吸热还是放热；,(2),各热源的熵变和总熵变。,已知各热源,T,1,、,T,2,、,T,3,的温度分别为,400K,、,300K,、,200K,。,2.,将一玻璃球放入真空容器中，球中已封入,1mol,水,(101.3KPa,373K),，真空容器内部恰好容纳,1mol,的水蒸气,(101.3KPa,373,K),，若保持整个体系的温度为,373K,，小球被击破后，水全部气化成水蒸气，计算,Q,，,W,，,U,，,H,，,S,，,G,，,F,。根据计算结果，判断这一过程是自发的吗？用哪一个热力学性质作为判据？试说明之。已知水在,101.3KPa,、,373K,时的蒸发热为,40668.5 Jmol,-1,。,3.,在一杜瓦瓶（绝热恒压容器）中，将,5,摩尔,40,的水与,5,摩尔,0,的冰混合，求平衡后的温度，以及此体系的,H,和,S,。,已知冰的摩尔熔化热为,6024 J.mol,-1,，水的等压摩尔热容为,75.3 J.K,-1,.,mol,-1,。,可逆等压,P,1,=1.013,1