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1、精选优质文档-倾情为你奉上第三章 热力学第二定律3.1 热力学第二定律1.选择题(1)一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间运转,当工作物质为气体时,热机效率为42%,若改用液体工作物质,则其效率应为(C)(A)减少;(B)增加;(C)不变;(D)无法判断(2)关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的(D)(A)热不能自动从低温流向高温;(B)不可能从单一热源吸收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。2.不可逆过程是否一定是自发过程?试举例说明。答:不对。如;气体的不可逆压缩过程,就是非自发过程。注意:自发过程一定是不可逆过程。3.3 熵与克劳修斯不等式1

2、.判断下列过程熵的变化情况(1)物质的蒸发过程。 熵增(2)气体物质被固体表面吸附的过程。 熵减(3)电解水生成H2和O2。熵增(4)有机聚合反应。 熵减(5)公路上撒盐使冰融化。 熵增2.选择题(1)理想气体在恒温条件下,经恒外压压缩至某一压力,此变化中体系的熵变S体及环境上午熵变S环应为:(B)(A)S体>0,S环<0; (B) S体<0,S环>0;(C)S体>0,S环=0; (D)S体<0,S环=0;3.简答题(1)绝热可逆过程的S?绝热不可逆膨胀过程的S?绝热不可逆压缩过程的S?答:绝热可逆过程的S = 0,绝热不可逆膨胀过程的S > 0,绝热

3、不可逆压缩过程的S > 0。析:由克劳修斯不等式,在绝热过程,S0(不可逆大于0,可逆等于0)(2)为了计算绝热不可逆过程的熵变,可否在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算?请简述理由。答:不可以。因为:由克劳修斯不等式,在绝热过程,S0(不可逆大于0,可逆等于0);由相同的始态1出发,绝热可逆S=0,即终态2的熵与始态熵相同,S1=S2;对于绝热不可逆过程,其S>0;即此时S2>S1,可见两个终态不重合,因此不可以。3.4 熵变的计算1.简答题(1)在意绝热恒容箱内,有一绝热板将其分成两部分,个班两边各有1molN2,其状态分别为,298K、p与298K、10p,若以全部气

4、体作为体系,抽去隔板后,则Q、W、U、H、S中,哪些为0?答:绝热,Q=0;恒容,W=0; U=W+Q=0;理想气体,U=0,所以温度恒定,则H=0S=S1+S2=n1RlnV2/V1+n2RlnV2/V1 02. 5mol单原子理想气体从始态300K,50kPa,先经绝热可逆压缩至100kPa,再恒压冷却使体积缩小至85dm3,求整个过程的Q、W、U、H、S。6.常压下冰的熔点为0,比熔化焓fush=333.3J.g-1.K-1。水的定压热容Cp=4.184J.g-1.K-1。在一绝热容器内有1kg,25的水,现向容器中加入0.5kg,0的冰,求系统达到平衡态后,过程的S。解:过程图示如下&

5、#160;                                  将过程看作恒压绝热过程。由于1 kg,25的水降温至0为            &

6、#160;                      只能导致克冰融化,因此                     3.5 热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算3.6 亥姆赫兹函数和吉布斯函数1.

7、简答题(1)指出下列过程中,系统的U、H、S、A、G中何者为0?(a)理想气体自由膨胀过程;(b)理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态;(c)H2和Cl2在刚性绝热容器中反应生成HCl;(d)0、101.325kPa时,水结成冰的相变过程;(e)理想气体卡诺循环。(1) U = H = 0;   (2) H = 0;  (3) S = 0;     (4) U = 0;  (5) G = 0;    (6) U、H、S、A、G都为

8、0。2选择题(1)G=0的过程应满足的条件是( A )(A)恒温恒压且非体积功为0的可逆过程;(B) 恒温恒压且非体积功为0的过程;(C)恒温恒容且非体积功为0的过程; (D)可逆绝热过程。(2)一个反应aA+bB=dD+eE的rCp=0,那么:(B)(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;3. 10mol双原子理想气体,在298K、1atm时绝热可逆压缩到10atm,计算该过程的Q、WU、H、S、A、G。已知Sm,1(298K)=130.59JK-1mol-

9、1解:双原子理想气体,Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R10mol,298K,V1,1atm-绝热可逆压缩-10mol,T2,V2,10atm绝热可逆过程:= Cp,m/CV,m=2.5R /1.5R=5/3 解之得:T2=748.5K因为绝热,所以Q=0U=W=n CV,m(T2-T1)=10×1.5R×(748.5-298)=56.187kJH= n Cp,m(T2-T1)=10×2.5R×(748.5-298)=93.645kJ绝热可逆压缩S=S2-S1=0,即该过程为恒熵过程。A=U-S(T2-T1)=56.187-130.59×(

10、748.5-298)×10-3=-2.644kJG=H-S(T2-T1)=93.645-130.59×(748.5-298)×10-3=34.814kJ3.40   化学反应如下:             (1)利用附录中各物质的Sm,fHm数据,求上述反应在25时的rSm,rGm;(2)利用附录中各物质的fGm数据,计算上述反应在25时的;解:3.8 热力学基本方程及麦克斯韦关系式1.选择题(1)热力学基本方程dG

11、=-SdT+VdP,可适用下列哪个过程:(B)(A)298K,标准压力下,水气化成水蒸气;(B)理想气体向真空膨胀;(C)电解水制取氢气;(D)N2+3H2=2NH3未达到平衡。(2)关于热力学基本方程dU=TdS-pdV,下面的说法中准确的是(D)(A)TdS是过程热 (B)pdV是体积功(C)TdS是可逆热 (D)在可逆过程中pdV等于体积功,TdS即为过程热。2.简单题(1)dG=-SdT+VdP那么是否101.325kPa、-5的水变成冰时,因dT=0、dP=0,故dG=0?请说明理由。答:不对。上述过程为不可逆过程,dG=-SdT+VdP不成立,所以结论不成立。证明:由H=f(H,P

12、)可得                                   对理想气体,               &

13、#160;     3.9 热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用1.简答题(1)通过加压使熔点降低的常见物质是那个?为什么?(2)为什么在高山上煮食物慢?而用高压锅煮食物快?答:(1)冰。由克-克方程可得:(2)由克-克方程可得:,高山,大气压减小降低,水的沸点降低。即水达到降低温度时就沸腾,此时系统温度将不再变化。因此煮食物慢。用高压锅煮食物,压力增高,沸点上升,食物可以在较高温度下烹饪,因此快。2.  已知水在77时的饱和蒸气压为41.891 kPa。水在101.325 kPa下的正常沸点为100。求 (a)下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的A和B值。                               

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