热力学第二定律练习题及答案

1 热力学第二定律练习题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 dG SdT Vdp dnB 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 G 和 G 0 则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中 S A 2 G S 碳钢 2 S 纯铁 0 3 0 13 对封闭的单组分均相系统 且 W 0 时 的值应是 T G p 1 0 3 0 4 无法判断 14 10 mol 某理想气体 由始态 300 K 500 kPa 进行恒温过程的吉布斯函数变 G 47 318 kJ 则其终 态系统的压力为 1 125 kPa 2 75 0 kPa 3 7 500 kPa 4 25 kPa 3 15 理想气体定温自由膨胀过程为 1 S 0 2 U0 4 W 0 0 8 3 9 2 10 4 11 2 12 1 13 2 14 2 15 1 三 填空题答案三 填空题答案 1 解 理想气体 2 解 S 0 K 完美晶体 0 3 解 10 解 当系统经绝热过程由某一状态达到另一状态时 它的熵不减少 熵在绝热可逆过程 中不变 在绝热不可逆过程后增加 11 解 315 J 12 解 1 0 13 解 1 因为 Vm g Vm l 或 s 所以 p Vm g Vm l 或 p Vm g Vm s pVg 2 分 2 将蒸气视为理想气体 即 Vm g 4 分 3 积分时 视 vapHm或 subHm为与温度 T 无关的常数 6 分 14 解 rS T rS 298 K 15 解 可 均相 可逆过程 W 0 四 四 1 解 设计过程 S1 S2 3 分 H2O g 1 g 150 10 130 Pa H2O g 1 g 0 611 Pa H2O s 1 g 0 611 Pa 7 2 分 0 471 J K 1 4 分 S S1 S2 9 85 J K 1 1 分 2 解 1 三相点的 T p T 195 2 K p 5 92 kPa 4 分 2 把 与蒸气压式比较得 5 分 subHm 3754 8 314 J mol 1 31 21 kJ mol 1 6 分 vapHm 3063 8 314 J mol 1 25 47 kJ mol 1 7 分 fusHm subHm vapHm 5 74 kJ mol 1 8 分 3 n 4 mol p2 p1 T2 T1 600 kPa 708 57 531 43 800 0 kPa 1 分 4 分 U nCV m T3 T1 4 2 5 8 314 619 53 531 43 J 7325 J 6 分 S2 0 7 分 S S1 n CV m ln T2 T1 8 4 2 5 8 314 ln 708 57 531 43 J K 1 23 92 J K 1 10 分 4 解 此过程为不可逆过程 要求先求出不可逆绝热膨胀过程终态的温度 W U 终态 温度 T2 则 3 分 故 T2 215 60 K 81 4 J K 1 6 分 5 3 分 22 22 2 mol H O l 298K 0 1 MPa2 mol H O g 298K 0 1 MPa 1 3 2 mol H O l 298K 3168Pa2 mol H O g 298K 3168Pa 2 4 分 11 kJ mol88 02kJ mol 123 H Qp HHH 0 2 44 01 0 2 分 WP V8 314 298 J4 96kJ PVg nRT 2 2 分 U88 024 96 kJ83 06kJ Q W 111 J KJ K238 0J K 298 21 123 2 3 5 Hp S SSS0 nRln Tp 2 44 01 103168 0 2 8 314ln 295 4 57 4 10 2 分 GHS88 02298 0 238 kJ17 10kJ T 6 解 此过程为不可逆相变 故设计过程 3 分 不可逆相变 1 3 2 59 CO2 s 0 434 MPa 59 CO2 l 0 460 MPa 59 CO2 g 0 434 MPa 59 CO2 g 0 460 MPa 9 G G1 G2 G3 过程 1 3 为可逆相变 即 G1 G3 0 3 分 过程 2 为等温可逆膨胀 104 J 3 分 G G2 104 J 2 分 2 分 7 解 3 分 6 分 349 83 K t2 76 68 8 分 8 解 U 0 1 分 W RTln V2 V1 8 314 300 ln2 1 729 kJ 2 分 Q W 1 729 kJ 1 分 H 0 1 分 G A W 1 729 kJ 2 分 S Q T 1728 8 J 300 K 5 76 J 9 解 H H1 H2 40 67 kJ 2 分 U U1 U2 H pV H nRT 40 67 8 314 373 15 10 3 40 67 3 102 37 57 kJ 2 分 W W1 W2 nRT nRTln 3 102 8 314 373 15 10 3 ln 50 101 325 3 102 2 191 5 29 kJ 2 分 Q U W 37 57 5 29 42 9 kJ 2 分 10 S H T nRln p1 p2 40 67 103 373 15 8 314 ln 101 325 50 108 99 5 87 114 9 J K 1 2 分 A U T S 37 57 373 15 114 9 10 3 5 29 kJ 1 分 G H T S 40 67 373 15 114 9 10 3 2 20 kJ 1 分 10 解 此为 固 液 两相平衡 3 分 7 43 10 8 K Pa 1 Pa K 6029 10 01964 0 01800 0 15 273 3 mfus m H VT 11 解 U 0 H 0 2 分 5 分 8 分 12 解 设计过程 S 3 分 S1 S2 H H1 H2 0 2 40670 81 34 kJ S S1 S2 0 217 98 J K 1 T H 81 34 1000 373 15 G H T S 81 34 373 15 217 98 10 3 0 J 1313 解 解 解 1mol rmrm HHH 11 43 5633 57765 4411 70J molk r mp C 29852 283 241 8 235 345 783 rm HKJKJ 398 298 3 398398298 45 78311 70 398298 1046 953 prmrmp m QHHCdT KJ 11 298219 45 188 74 282126 19 rm SJ molk 2 mol H2O l 100 100 kPa 2 mol H2O g 100 100 kPa 2 mol H2O l 100 40 kPa 11 398 298 11 398298 398 126 1911 70ln129 58 298 rmrmp m SSCTdT J molk 3 398398 46 9531 8 314398 1043 64 rmrm UH KJ B B B B g gRR T T W 39839843 6446 953 31 rm UQKJKJ 3 398398398 46 95 398 129 58 104 62 rmrmrm GHTS KJKJ 1414 解 恒温恒压下的不可逆相变恒温恒压下的不可逆相变 S 等压 等压 S1 S3 等压 S2 等压 353300 m p mp m 300353 1 nH nCg dTnCl dT T 35330030035367 19kJ mol 123 3 3 H Qp HHH 281 7610 30 77 135 110 相变 WP V8 314 300 J4 99kJ PVg nRT 2 U67 194 99 kJ62 2kJ Q W 123 vapm 21 p mp m 122 3 1 SSSS nH TT nC g lnnC l ln TTT 35330 77 10300 281 76ln135 1lnJ 300353353 191 7J K 3 1 67 19300 191 7 109 68GHT SKJKJ 1515 解 双原子理气 2 mol C6H6 l 300 K2 mol C6H6 g 300 K 2 mol C6H6 l 353 K2 mol C6H6 g 353K 12 因为整个过程是理想气体的恒温 U 0 H 0 2 1 p700 288627K p100 p m R R C 2 5R 21 T T 3 2 T288 700321kpa T627 32 P P 1 1 3 100 ln3 45 8 314 ln33 5J K 321 p SnR p W W1 W2 nCV m T2 T1 0 3 45 1 5 8 314 627 288 14 6KJ Q W 14 6KJ 五 证明题 1 dddHT SV p T T HS TV pP 椐麦克斯韦关系式 p T SV pT p T HV VT pT 2 解 4 分 将 及 代入上式 即可证明 4 分 3 解 由 解 由 dU T dS pdV 可得可得 1 分 分 U V T T S V T p 1 分 分 将麦克斯韦关系式将麦克斯韦关系式 S V T p T V代入上式代入上式 即可证明 即可证明 1 分 分 U V T T p T V p 1 分 分 3 45mol T2 P2 700