热力学第二定律练习题及答案

1、热力学第二定律练习题、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画 A错的画X1、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

2、 W 0且有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;G13、 对封闭的单组分均相系统，且W=时,的值应是(p T(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 = 47318 kJ。则其终态系统的压力为()o(1) 125 kPa;( 2) 750 kPa;( 3) 7500 kPa;(4) 25 kPa )15、 理想气体定温自由膨胀过程为()(1) S0(2) U0(4)W, , 0 ,0 V 3 V 4、x5、x

3、 6 x 7 V8V9、x10、x 11、V12、V 13、X 14 x 15 V二、选择题答案1 (2)2 (2)3 (4)4、(3) 5、(3) 6、(4) 7、解： 8、 (3)9、(2)10、 (4) 11、 (2)12、 13(2)14、 (2)15、(1)三、填空题答案1、解：理想气体2、解：S(0 K,完美晶体)=03、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 J12、解：(1) w 013、解：(1)因为 Vm( g ) Vm( l 或 s )所以 p Vm( g ) Vm( l

4、 )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：丄 均相四、1、解：设计过程H2O( s )，1 g0C，611 Pa可逆过程 W =0S H2O( g ), 1 g*0C，611 PaS? H2O( g )，1 g(3 分)150 C，10 130 Pa(2分)4 分）（ 1 分）4 分）6 分）（ 7 分）（10 分）W = u,终态温=0471 J- K1S = Si + S2 = 98

5、5 J- K1（1 分）2、解： （ 1 ）三相点的 T，p：， T = 1952 K， p = 592 kPa（4 分）2） 把 与蒸气压式比较得，（ 5 分）subHm = 3754 8314 J- mol-1 = kJ- mol-1（ 6 分）vapHm = 3063 8314 J- mol-1= kJ- mol-1（ 7 分）fusHm = subHm vapHm = kJ- mol-1（ 8 分）3、n = 4 molp2 = p1 T2 / T1 = 600 kPa 70857 / 53143 = 8000 kPaU = nCVm （ T3T1 ）= 4 25 8314 （ 619

6、53 53143 ） J = 7325 JS2 = 0S = S1 = n CVm ln （ T2 / T1 ）= 4 258314 ln（70857 / 53143） J- K-1= 2392 J- K-14、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， 度T2,则：3 分）故 T2 = 21560 K（6 分）5、2 mol H 2O（I） 298K 0.1 MPa2 mol H 2O（g） 298K 0.1 MPa（3分）2 mol H 20（1） 298K 3168Pa2 mol H 20（g） 298K 3168PaH=Qp= H,H2 H3=0+244.01+0

7、 kJ mol88.02kJ mol（2分）W P V=-PVg=-nRT=-8.314298 J4.96kJU=Q+W= 88.024.96 kJ83.06kJ（2分）S= S1S2S3+nRln 也P2+2_2981033168+28.314ln 亍105295.4-57.4 J K 1238.0J K 1（2分）G= H-T S= 88.02 298 0.238 kJ 17.10kJ&解：此过程为不可逆相变，故设计过程:（3 分）59 C CC2（ l ）0460 MPa1159C CQ（ g ）0460 MPa不可逆相变11,35?CL CQ（ g ）434 MPa59C CC2（ s

8、 ）0434 MPaG = G1 + G2 + G3过程1, 3为可逆相变，即G1 = G3 = 0过程2为等温可逆膨胀（3 分）=104 J（3 分）G = G = 104 J（2 分）7、解:（2 分）（3分）（6分）（8 分）=K（t2 = C ）（1分）（2分）（1 分）（1 分）（2分）8、解：U = 0W = RTln （V2/V1） = （8314300 In2） = 1729 kJQ = W = 1729 kJH = 0G = A = W = 1729 kJS = Q / T = 17288 J / 300 K = 576 J（2 分）9、解: H =H1 + H2 = kJU

9、 =U1 +U2 =H （ pV ） = H - nRT=-XX 10-3= = kJ（2 分）350W = W1 + W2= n RT+nRlh= +XX 10-3 ln101.325（2 分）（2 分）（2分）=kJQ = U W = += kJ101 325S=H/T+nRIn （p/p2）= X 103/+ ln50=+=A=U-TS= kJ（1 分）G=H-TS= - kJ（1 分）10、解：此为固液两相平衡（3 分）(5 分)T Vmfus H273.15 (0.01800 0.01964) 10 3 K=7436029Pa10-8 K Pa111、解：U = 0, H = 0,(

10、2 分)12、解：设计过程H= H1 + H2 =0+2X 40670= kJ（8 分）（3分）398298S = S + S2 =0+旦 8134 1000 T373.15G =H TS= = 0 J13、解:解：1 molHr Hm r HmrCp,m= 43.56 33.577 65.4411.70J mol 1 k 1rHm 29852.283 241.8 235.3KJ 45.78KJ398Qp 398 rHm 398298 绅 Cp,mdT345.78311.70(398298)1046.953 KJrSm 298 219.45188.74 282 126.19 mol1 k1rS

11、m 398rS黑 298398298Cp,m/TdT126.1911.70 In129.58 J mol 1 k 1rU 辛 398r H 罕 398=46.95318.314V B g RTB39810 343.64 KJW= rUm 398 Q 39843.64 46.95 KJ3.31KJrGm 398 rHm 398 T rSm 39846.95 398 129.58103 KJ 4.62KJ14、解:恒温恒压下的不可逆相变2 mol CsH6(g)300 KS2 mol CsH6(l )300 K等压J等压1S1rS3等压2 mol C6H6(g) 353KS22 mol C6H6(

12、l )353 K等压353n相变Hm300H=Qp=比 h2H3nCpm g dT300p,mtnCpm l dT353p,m=281.76353300310 -30.77+135.130031353 1067.19kJ mol 1WPV=PVg=nRT二28.314 300 J 4.99kJ4.99 kJ 62.2kJU=Q+W= 67.19S1S2S3T2nCp,m(g)ln -T1nvap H mT2n C p,m (l)lnT1T2281.76ln空 3.77 们 135.1m191.7J K3001353300J35367.19 300 191.7 10 3 KJ9.68KJT1 =

13、288Kp1=100kpa15、解:双原子理气T2=P2=700kpa因为整个过程是理想气体的恒温,T3=288KP3 =U = 0,p Cp,m700 25RT2=T1288627KP1100巳二P2T1288700321kpaT2627S nRlnP 3.45 8.314 In10033.5J KPa321W= W1+W2 =nCvm ( T2-Ti )+Q=xx (627-288)Q=-W=五、证明题1v dH TdS Vdp椐麦克斯韦关系式HtTtVHp tv t v t pS p tVT p2、解：（4分）将及代入上式，即可证明(4 分)(1 分)3、解：由 dU = T dS pdV 可得(U / V)t = T(S / V)t p(1 分)将麦克斯韦关系式(S / V)t = (p / T)v代入上式,即可证明：(1分)(U / V)t = T