物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

1、第二章热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1自然界发生的过程一定是不可逆过程。2不可逆过程一定是自发过程。3熵增加的过程一定是自发过程。4绝热可逆过程的s=0，绝热不可逆膨胀过程的s0，绝热不可逆压缩过程的s0。9理想气体经等温膨胀后，由于u=0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10自发过程的熵变s0。11相变过程的熵变可由ds=dht计算。12当系统向环境传热时(q0，所以该过程为自发过程。15自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。16吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。17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。18系统由v1膨胀到v2，其中

2、经过可逆途径时做的功最多。19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。20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，u=0，代入热力学基本方程du=tds-pdv，因而可得ds=0，为恒熵过程。21是非题：“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”此话对否？“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”此话对否？绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。v1ds=rln21mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由v变到v，能否用公式：12计算该过程的熵变？22在100、p时，1mo

3、l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，试计算此过程的s、s(环)。vv1的适用条件是什么？23vds=rln224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。25amola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、a、g何者大于零，小于零，等于零？26一个刚性密闭绝热箱中，装有

4、h2与cl2混合气体，温度为298k，今用光引发，使其化合为hcl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知dfhm(hcl)=-94.56kjmol-1，试判断该过程中u、h、s、a、g是大于零，小于零，还是等于零？27在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1moln2，其状态分别为298k、p0与298k、10p0，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则q、w、u、h、s中，哪些为零？二、单选题：1ds=dht适合于下列过程中的哪一个？(a)恒压过程；(b)绝热过程；(c)恒温过程；(d)可逆相变过程。2可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：(a)跑的最快；(b)跑的最慢

5、；(c)夏天跑的快；(d)冬天跑的快。3在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是什么？(a)不变；(b)可能增大或减小；(c)总是增大；(d)总是减小。4对于克劳修斯不等式dsdqt环，判断不正确的是：(a)ds=dqt环必为可逆过程或处于平衡状态；(b)dsdqt环必为不可逆过程；(c)dsdqt环必为自发过程；(d)ds0，s(环)0；(b)s(体)0，s(环)0，s(环)=0；(d)s(体)0，s(环)dsir；(b)dsr=dsir；(c)dsr=2qirt；(d)ds总(等温可逆)=ds体+ds环=0，ds总(不等温可逆)=ds体+ds环0。10计算熵变的公式ds=du+pdv

6、t适用于下列：(a)理想气体的简单状态变化；(b)无体积功的封闭体系的简单状态变化过程；(c)理想气体的任意变化过程；(d)封闭体系的任意变化过程；11实际气体co2经节流膨胀后，温度下降，那么：(a)s(体)0，s(环)0；(b)s(体)0；(c)s(体)0，s(环)=0；(d)s(体)sm()sm(s)；(b)同种物质温度越高熵值越大；(c)分子内含原子数越多熵值越大；(d)0k时任何纯物质的熵值都等于零。1825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)s0，g0；(b)s0，g0；(c)s=0，g=0；(d)s=0，g0，h0；(b)s0，h0；(c

7、)s0；(d)s0，hrhm/t；rm22等容等熵条件下，过程自发进行时，下列关系肯定成立的是：(a)g0；(b)f0；(c)h0；(d)u0。23实际气体节流膨胀后，其熵变为：t(a)snrlnvv21；(b)sp2p1vdpt；(c)st2ct1pdt；(d)st2t1cvdtt。(a)u=ts；(b)；(c)h=ts+vp；(d)gt,p=0。24一个已充电的蓄电池以1.8v输出电压放电后，用2.2v电压充电使其回复原状，则总的过程热力学量变化：(a)q0，s0，g0；(b)q0，w0，s0，g0，w0，s=0，g=0；(d)q0，s=0，g=0。25下列过程满足s0,qt环0的是：(a

8、)恒温恒压(273k，101325pa)下，1mol的冰在空气升华为水蒸气；(b)氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀；(c)理想气体自由膨胀；(d)绝热条件下化学反应。26吉布斯自由能的含义应该是：(a)是体系能对外做非体积功的能量；(b)是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；(c)是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；(d)按定义理解g=h-ts。27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：hgst28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)au；(b)au；(c)gu；(d)h43156；(b)654321；

9、(c)453126；(d)124365。38在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是：(a)s=0；(b)u=0；(c)a=0；(d)g=0。t39对于双原子分子的理想气体，vs应等于：5v5t2t7t-(a)3v；(b)5v；(c)3t；(d)5v。40任一单组分体系，恒温下，其气(g)、液(l)态的化学势()与压力(p)关系图正确是：(a)(1)；(b)(2)；(c)(3)；(d)(4)。三、多选题：1在以下偏导数中，大于零的有：(a)(c)gtap；(b)vt；htup；(d)sv；u(e)vs。2由热力学基本关系式，可导出uvs等于：p。g(a)tp；(b)-p；a(c)

10、vt；u(d)sv；g(e)t(c)等温等压下，cuso4(aq)+h2o电解cu(s)+h2so4(aq)+o2(g)；(d)等温等压下，zn+cuso4(aq)原电池znso4(aq)+cu；(e)等温等压下，mco2+nh2o碳水化合物。3体系的始态与终态之间有两种途径：a为可逆途径；b为不可逆途径。以下关系中不正确的是：(a)sa=sb；(b)qa/t=qb/t；(c)sb=qb/t；(d)sa=qa/t；(e)sb=qa/t。4下列过程中，那些过程的g0：(a)等温等压下，h2o(l,375k,p0)h2o(g,375k,p0)；(b)绝热条件下，h2(g,373k,p0)h2(g,

11、300k,0.1p0)；光5化学反应在等温等压下能自发进行的判据是：(a)s0；(b)gw；(c)a0；(d)bb0；(e)h0。6在o2(理想气体)的如下过程中，属于等熵过程的是：(a)绝热恒容过程；(b)等温可逆膨胀过程；(c)v2v2等温抽去隔板2v2；(d)绝热可逆膨胀；(e)绝热恒外压膨胀。7等温等压下，反应的热力学可能性随温度降低而增大的是：(a)zn(s)+h2so4(aq)znso4+h2(g,p0)；(b)zn(s)+cuso4(aq)znso4(aq)+cu(s)；(c)2cucl2(s)+h2(g)2cu(s)+2hcl(g)；(d)c2h4(g)+h2(g)c2h6(g

12、,p0)；(e)ch4(g)+2o2(g)co2(g)+2h2o(l)。8下列过程中，s(系)0，s(总)0的过程是：(a)等温等压h2o(l,270k,p0)h2o(s,270k,p0)；(b)等温等压h2o(l,373k,p0)h2o(g,373k,p0)；(c)等温等压h2o(l,383k,p0)h2o(g,383k,p0)；(d)nmol理想气体恒外压等温压缩过程；(e)1000kcaco3(s)cao(s)+co2(g)。9378k、p0下，过热水的下列哪个物理量小于同温同压下水蒸气：(a)hm；(b)gm；(c)；(d)sm；(e)am。(c)h2o(l,373k,p0)向真h2o

13、(g,373k,p0)；du=dt+dvvvt10下列过程中，g0的是：(a)等温等压h2o(l,268k,p0)h2o(s,268k,p0)；(b)等温等压h2o(l,383k,p0)h2o(g,383k,p0)；空蒸发(d)等温等压h2o(l,373k,506.6kpa)h2o(g,373k,506.6kpa)；(e)等温等压h2o(g,373k,50kpa)h2o(l,373k,50kpa)。11常压下-10过冷的水变成-10的冰，在此过程中，体系的g与h如何变化：(a)g0；(b)g0，h0；(c)g=0，h=0；(d)g0，h0；(e)g=0，h0。12在383k、p0下，1mol过

14、热水蒸汽凝结成水，则体系、环境及总熵变为：(a)s(体)0，s(环)0，s(总)0；(b)s(体)0，s(总)0；(c)s(体)0，s(环)0，s(总)0；(d)s(体)0，s(总)0，s(环)0。4第1，2个结论正确，第3个结论错。5错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6错，环境的熵变应加在一起考虑。7错，要在隔离系统中平衡态的熵才最大。8错。9不矛盾，因气体的状态变化了。10错，如过冷水结冰。11错，必须可逆相变才能用此公式。12错，系统的熵除热熵外，还有构型熵。当非理想气体混合时就可能有少许热放出。13对。14错。未计算环境的熵变；15错，如过冷水结冰

15、，s0，h0，a0。v1=rt/10，v2=rtv=(v1+v2)=11rt/22，s1=rln(v/v1)=rln(11/2)s2=rln(v/v2)=rln(11/20)，s=s1+s2=rln(121/40)0。二、单选题答案：1.d；2.b；3.c；4.c；5.d；6.b；11.c；12.d；13.c；14.b；15.b；16.b；21.b；22.d；23.b；24.d；25.c；26.d；31.d；32.a；33.d；34.b；35.b；36.c；7.c；17.d；27.b；37.a；8.c；18.c；28.b；38.a；9.a；19.d；29.b；39.b；10.b；20.b；30

16、.b；40.c。三、多选题答案：1.cd；2.bc；3.bc；4.ce；7.de；8.ad；9.ad；10.de；5.cd；11.d；6.cd；12.d。dq=dt+dv+pdv=dt+pdv四、主观题答案：1证明：将du代入第一定律表达式中：uuuutvvttvvtsp=因du=tds-pdv，vttv=t-p=tusp-pvtvttvtvvttvttvtuvupt-p=v-p2pp2p=t=+ttt2vtvt2v又vttvttvup+pt-p+p=vvp2p+tttv2=v(1)(2)，所以q不具有全微分，q不是状态函数。du=dt+pdt+dp=tds-pdv2证明：u=f(t，p)，又

17、du=tds-pdv，uutptuutpptdp0在等温下：dt=0，p等温下两边同除以dp：p=t-ppttuudp=tds-pdv0tsvpt=-又pt=-t-pvvpttsvtp，upptscdt=pds=t，tp3证明：等压下，。c=t=ttvtcptssvpppp，=由麦克斯韦关系式：pssvtvsp，则ps=tppvvptstptpts。代入，得：c=t=tp4证明：(1)由于内能是状态函数，所以：u3=u1+u2u=q+w，q3+w3=(q1+w1)+(q2+w2)，即q3-(q1+q2)=(w1+w2)-w3由图上可知：(w1+w2)-w3=w1-w3=abc的面积0q3-(q

18、1+q2)0，q3q1+q2t1p2(2)由公式：tpds3=cpln2+rln1ds=clnt1(在等压下)，t(在恒容下)设c点温度为t，1p2vttds=cln2ttt1ds+ds=cln+c-rln2t12ppt1=cln2-rln2tc等b：2=tppttt容p21t1p2或：t=22；=nrnrtp=cpln2+rln1s3=s1+s25证明：2pvpv111nanit,v,ntv,n=-nitt,v,nmi=-sit,v,njijia-jiv,ntv,nmidmi=-sidt+vidp，=-si+viv,ntptv,nnmi=-t,v,ntv,n则sijitp=si-viv,nq

19、=-w=nrtln1=18.314298ln5=3987.5j；w=-3987.5jds=r=13.38jk-1，da=dg=-3987.5j6解：(1)等温过程：u=h=0，pp2q3987.5t298q=-w=p(v-v)=rt1-2=8.314298(1-5)=1982jp(2)u=h=0，21p1ds=nrln1=13.38jk-1，dg=da=-3987.5jpp2g=，t=t13p2(3)215p1-gg=2985-25=156.8kdu=ncv,mdt=(q3r156.8-298)=-1761j，=02p,mdt=r(156.8-298)=-2934j，w=du=-1761jdh

20、=nc52ds=0，s=s=s(298k)-rln1=126-rln5=112.6jk-1pda=du-s(t-t)=-1761-112.6(156.8-298)=14318jdg=dh-s(t-t)=-2934-112.6(156.8-298)=12965jq=0，du=w，r(t-t)=-p(v-v)(4)23(rt-298)=-rt-298，t=202.6k252p122212132122112222du=ncdh=ncv,mp,m(t-t)=3r(202.6-298)=-1990j=w21(t-t)=5r(202.6-298)=-1983j21ln2+nrln1=5.36jk-1ds=

21、ncp,mtpt1p2da=du-(st-st)=-1190-(118202.6-112.6298)=8454jdg=dh-(st-st)=-1983-(118202.6-112.6298)=7661js=112.6jk-1，s=s+ds=112.6+5.36=118jk-1121221122117解：nrtln18.314373lnq1=h1=40670j，q2=-w2=rln0.5=109.03+5.76=114.8jk-1s=s1+s2=qp=0，w=0，设计如图，按1，2途经计算：p1p20.5=2149.5jw1=-p(vg-vl)=-pvg=-rt=-3101j，w2=-2149.5jq=q1+q2=40670+2149.5=42819.5j，w=w1+w2=-3101-2149.5=-5250.5ju=q-w=42819.5-5250.5=37569jh2=0，h=h1=40670j，向真空膨胀