热力学第二定律练习题.ppt

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 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 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 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 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 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 p 时 1mol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 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 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 两结论对吗 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 8 凡是 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T2的物体A和温度为T1的低温热源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 SA 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 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 p1 T1 状态绝热可逆变化到 p2 T2 状态 H2和Cl2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 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 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 S0 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 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 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 U0 S0 G 0 填 或 17 1mol双原子理想气体由始态370K 100kPa分别经 等压过程 等容过程 加热到473K 则 两个过程下列物理量的关系是Q1Q2 W1W2 H1 H2 S1 S2 填 或 18 1mol理想气体从同一始态 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 p2 V2 T2 及 p3 V2 T3 则在两个终态间的关系是 T2 T3 p2p3 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 U0 H0 S0 F0 G0 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 22 在等温等压下某吸热反应能自发进行 则该反应的 S0 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 T0 此气体经节流膨胀后的温度变化 T0 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 2 可逆过程热温商之和 3 与过程无关的状态函数 4 与过程有关的状态函数以上正确的是 A 1 2 B 2 3 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 此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零 A rUm B rHm C rSm D rGm 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 C S体系 0 S环境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 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 T1 T2 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T1 P1 V1变化到T2 P2 V2 下列哪个公式不适用 设CV m为常数 A S nCP mln T1 T2 nRln P2 P1 B S nCV mln P2 P1 nCP mln V2 V1 C S nCV mln T2 T1 nRln V2 V1 D S nCP mln T2 T1 nRln P1 P2 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Wf 0的过程 B 等容等压 且Wf 0的过程 C 等温等压 且Wf 0的可逆过程 D 等温等容 且Wf 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 VapG 值应如何变化 A VapG 0 B VapG 0 C VapG 0 D VapG 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PVm 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 20J K 1 mol 1 B 25J K 1 mol 1 C 88J K 1 mol 1 D 175J K 1 mol 1 22 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 23 等温等压下进行的化学反应 其方向由 rHm和 rSm共同决定 自发进行的反应应满足下列哪个关系式 A rSm rHm T B rSm rHm T C rSm rHm T D rSm rHm 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 0 25 对于封闭体系的热力学 下列各组状态函数之间的关系中正确的是 A F U B F U C G U D H F 26 在101 325kPa下 10 时过冷水结成冰是一个自发过程 该过程中 A S 0 G 0B S 0 G0 G 0 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T1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T1 T2 T3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 373K 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