热力学习题及答案

一选择题1.1mol单原子分子理想气体，经过一个循环过程W为100J，则Q为：a.0;b.100J;c.-100J;d.求不出(因不知过程可逆与否)2.理想气体在可逆绝热膨胀过程中a.U增加；b.S不变；c.S增大；d.T不变。3.1mol纯液体在其正常沸点时完全气化,该过程增大的量是：a.蒸气压；b.气化热；c.熵；d.吉布斯函数。4.液态水在100及101kPa下气化，则该过程a.H=0；b.S=0;c.A=0;d.G=0.5.1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则a.GA;b.G0,S(总)0；c.S(系统)0,S(总)0,S(总)0；,a,d,过冷水结冰是自发过程则:S(总)0;有序性增加则:S(系统)0;,8.在等温等压下发生不可逆电池反应，其计算公式为：,（2）,(B)AB的内能变化；,(C)CA的内能变化,(D)CB的内能变化,9一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，AB为等温过程，BC等压过程，CA为绝热过程，那么曲边梯形ACca的面积表示的功等于：(A)BC的内能变化；,（C）,10.常压下10H2O(l)变成10的冰，该过程中Gibbs自由能和焓的变化是：,1)2）3）4）,（4）,11下列计算熵变公式中，哪个是错误的：,12在-10、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以适用：,(A)水在25、可逆蒸发为水蒸气：S=H/T；,(B)任意可逆过程：dS=(Q/dT)R；,(C)环境的熵变：dSSur=-Qsys/T；,(D)在等温等压下，可逆电池反应：S=H/T,（D）,（B）,(A)恒压过程；(B)绝热过程；(C)恒温过程；(D)可逆相变过程。,13、S=H/T适合于下列过程中的哪一个？,（D）,二.填空1.110-3kg水在373K，101325Pa的条件下汽化为水蒸气，有U1,H1和G1；现把110-3kg的H2O（温度、压力同上）放在真空箱中，控制体积，使终态蒸气压也为101325Pa，这时热力学函数变量为U2，H2和G2。问这两组热力学函数的关系为_,U1=U2,H1=H2,G1=G2,2.封闭系统，W=0时，下列过程中U、H、S、A、G何者必为零。a.绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程b.某物质的恒温、恒压可逆相变过程c.系统所经历的任一不可逆循环过程,U,G,全部,三、简答,1.关于公式GT，pWR的下列说法是否正确？为什么？,(2)“等温等压下只有体系对外做非体积功时G才降低”；,(1)“体系从A态到B态不论进行什么过程G值为定值且一定等于W”；,答：(1)不对,只有在T,p一定的可逆过程中,体系的GT，p才等于WR;在其它条件下,不可逆过程中GT,p不等于WR。,(2)不对,体系的吉布斯自由能是状态函数,假如GBGA，则由A至B的等温等压过程是自发的,但不论在实际过程中体系是否对外作非体积功,体系自由能都是降低的。,2.263K的过冷水结成263K的冰，S0，与熵增加原理相矛盾吗？为什么？,答：并不矛盾，熵增加原理适用条件是孤立体系或绝热体系，而上述过程并不具备这个特定条件，体系与环境间有热交换，不是孤立体系或绝热体系，S可以小于零。而总熵会大于零的。,3指出下列各过程中，物系的U、H、S、A、G中何者为零？,(1)U=H=0；,(2)H=0；,(4)U=0；,(3)S=0；,(5)G=0；,(6)U、H、S、A、G都为0。,四.计算题1mol理想气体(CV,m=2.5R)在300K,101kPa下恒熵压缩到4101kPa，再恒容升温到500K，最后恒压降温至400K,求整个过程的W、S、A及G。已知Sm(300K)=20JK-1mol-1,S1=0,V=0,p=0,解:,12,例：已知纯A液体在360K的饱和蒸气压为81.06kPa,在此条件下,A(l)的摩尔气化热vapHm=40kJmol-1.Cp,m(l)=75kJmol-1K-1Cp,m(g)=(30+10-2T/K)Jmol-1K-1Sm(g,380K)=174.35JK-1mol-1假定A(g)为理想气体,忽略温度的变化对A(l)体积的影响.试计算下列始、末状态之间的Um、Hm、Sm、Gm及AmA(l,310K,81.06kPa)A(g,380K,50.6625kPa),13,解:,A(l)T1=310Kp1=81.06kPa,A(l)T2=360Kp2=p1,A(g)T3=T2p3=p2,A(g)T4=380Kp4=50.6625kPa,H1=Cp,m(l)(T2T1)=75(360310)Jmol-1=3750Jmol-1,H2=vapHm=40kJmol-1,Hm=H1+H2+H3=44.42kJmol-1,(pV)=p4V4p1V1p4V4=nRT4=3.159103Jmol-1,U=H(pV)=41.265kJmol-1,S1=Cp,m(l)ln(T2/T1)=11.215Jmol-1K-1,S2=vapHm/T2=111.111Jmol-1K-1,1,2,3,14,Sm=S1+S2+S3=128.06Jmol-1K-1,S4=Sm(g,380K)+S(pp4)=Sm(g,380K)+Rln(p/p4)=180.00Jmol-1K-1,S1=S4-Sm=51.91Jmol-1K-1,(TSm)=T4S4T1S1=52.299Jmol-1,Gm=Hm-(TSm)=-7.875kJmol-1,Am=Um-(TSm)=-11.034kJmol-1,15,如图所示，一带活塞(无质量，绝热)的绝热汽缸中放有一固定导热良好刚性隔板，此隔板将气缸分成左，右两室