热力学习题及答案

1、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. G A; b. G A; c. G

2、= A; d.二者无法比较,U=0 Q=-W,b,b,dS=Qr/T,c,d,c,A=U-TS= -TS G=H-TS= -TS,P126,6. 工作在100和25 两个热源之间的卡诺热机的热机效率是 a. 20% ; b. 25%; c. 75%; d.100% 7. 在-20 和下101kPa下，过冷水结成冰，则系统、环境及总熵变为 a. S(系统)0, S(环境)0, 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)

3、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 10 H2O(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

4、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

5、.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，S

6、0，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)=20

7、JK-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-1 Cp,m(g)=(30+10-2T/K)Jmol-1K-1 Sm(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 Am A( l, 310K, 81.06kPa)A( g, 380K, 50.6625kPa,13,解,A(l) T1=310K p1=81.0

8、6kPa,A(l) T2=360K p2=p1,A(g) T3=T2 p3=p2,A(g) T4=380K p4=50.6625kPa,H1=Cp,m(l)(T2T1)=75(360310)Jmol-1=3750 Jmol-1,H2= vapHm=40kJ mol-1,Hm = H1 + H2 + H3=44.42kJmol-1,pV)=p4V4p1V1 p4V4=nRT4=3.159 103 Jmol-1,U= H (pV)=41.265kJmol-1,S1= Cp,m(l)ln(T2/T1)=11.215 Jmol-1K-1,S2= vapHm /T2=111.111Jmol-1K-1,1,2,3,14,S m= S1 + S2+ S3=128.06Jmol-1K-1,S4= Sm(g,380K)+S(p p4) = 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