第-1章--化学热力学基础习题解答(二).

1、第 1 章化学热力学基础（二）一、选择题（均为单选题，将正确选项填在各题后的括号内）8. 1 mol 理想气体，从同一始态出发经过绝热可逆压缩和绝热不可逆压缩到系统压力相同的终态，终态的熵分别为S1 和S2，则两者关系为（B）A.S1=S2B. S1S2C.S1 S2D.S1S2始终态相同时，不可逆过程的熵变大于可逆过程9. 根据熵增加原理知，若从 S 0 判定过程一定是自发过程，那么该系统一定是（C）A.封闭系统B. 绝热系统C. 隔离系统D. 敞开系统10. 关于偏摩尔量，下列叙述正确的是（C）A. 偏摩尔量是状态函数，其值与物质的数量有关B. 在多组分多相系统中不存在偏摩尔量C. 系统的

2、强度性质没有偏摩尔量D. 偏摩尔量的值只能大于或等于零11. 对封闭的单组分均相系统且W '0时， (G )T 的量值为（B ）。pA. 0B. 0C. =0D. 前述三种情况无法判断根据 p69 公式（ 1-128 ） ( G )TV ,V0,所以 ( G)T0,pp12. 下面哪一个关系式是不正确的？（D）GGA. (T ) pSB. (p )TV(A T)U(G T)HC.T 2D.TT VT p(G T)H正确的应该是T 2Tp二、填空题（在以下各小题中画有”处填上答案）5. 热力学第二定律的经典表述之一为_不可能将热从低温物体转移到高温物体而不留下其他变化，数学表达式为 _d

3、SQ，“”不可逆， “ =”可逆。T答克劳修斯说与开尔文说都算对，但要求 “之一” 答第一种说法即克劳修斯说更妥当一些。 P486. 在隔离系统中进行的可逆过程S _=0_ ；进行的不可逆过程S _ 0_。7. 纯物质完美晶体 _ 0K_时熵值为零。8. 理想气体混合物中组分B 的化学势 B 与温度 T 及组分 B 的分压 PB 的关系是 B _B ( g,T )RT lnpBp, 其标准态选为温度为T，压力为p的纯理想气体 _。三、是非题（下述各题中的说法是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“×”）5. 100 、 101325Pa 时 H 2 O(l ) 变为H 2 O(

4、 g) ，该过程的熵变为0。（×）6.一定量理想气体的熵只是温度的函数。（ × ）7.任何一个偏摩尔量均是温度、压力和组成的函数。（ ）8.( U )S ,V , n (c B) 是偏摩尔热力学能，不是化学势。（ × ）cnB偏摩尔量是在恒定温度和恒定压力条件下，在恒S 恒 V 下不是偏摩尔量。四、计算题及证明（推导）题8. 2 mol 27 20 dm3 理想气体，在定温条件下膨胀到49.2 dm 3，假定过程为： （ i）可逆膨胀；（ ii ）自由膨胀；（ iii ）对抗恒外压为 1.013105 Pa 膨胀。计算各过程的 W V 、Q、 U、H和 S。解：（

5、 i ） dT 0UH0WVnRT ln V22mol8.314 Jmol 1K 1300K ln49.2V1204500J4.5kJQW4.5kJSsyQ4500 J15JK 1T300K或SsynR ln V22mol8.314 Jmol 1K1 ln 49.215 J k 1V120（ ii ） dT0UH0又 psu0 WV0 Q=0S15JK 1sy（ iii ） dT0UH0又 psu1.013105 PaWVpsu (V2 V1 )1.01310 5 Pa(49.2 20)10 3 m32.95 kJQWV 2.95kJSsy15J K 19. 8 mol 某理想气体（ CP,m

6、 = 26.10JK 1mol 1 ）由始态（ 400K ，0.20 MPa ）分别经下列三个不同过程变到该过程指定的终态，分别计算各过程的WV、Q、 U、 H、S、 A 和 G。过程 I ：定温可逆膨胀到0.10 MPa；过程 II ：自由膨胀到 0.10 MPa；过程 III ：定温下对抗恒外压0.10 MPa 膨胀到 0.10 MPa 。解：过程 I： dT 0 UH0WVnRT ln V2nRT ln p2V1p18mol8.314Jmol 1K 1400Kln0.118.441kJ0.2QW18.441kJSQ1844146.10 JK 1T400AG nRT ln p218.441

7、kJp1过程 II ： dT0UH0又 psu0 WV0 Q=0S18.441JK1AG18.441kJ过程 III：dT0UH0WVpsu (V2V1 )p2( nRTnRT )nRT (1p2 )p2p1p188.314 400(1 0.1）=13.30kJ0.2QW13.30kJSQ1844146.10J K 1T400AG18.441kJ10. 1mol 水蒸气在 100及 101.325kPa 下可逆地凝结为液体水，水的汽化热为2258 J g 1 ，假定水蒸气是理想气体，试计算此凝结过程的WV、Q、 U、 H、 S、A和 G。解： H 2 O( g)pH 2 O(l）373 KH

8、m111V a Hp m 2 2 5 8J g1 8g m o l4 0. 6 4k J m o l由于是可逆相变，所以G 0QpH n V a p H m 4 0. 6 4k JWVnRT18.314 373.153102J 3.012kJUQpWV37.53kJQp40.64 103K1S108.9 JT373.15AWV3.012kJ11. 由Vf (T , p) 出发，证明 (T ) p (V)T(p )V1VpT证明：由 Vf (T , p) ，有dVVVdpTdTpP T令 dV0 则VVdp0TdTpP TVdpVdTP TTp1T给两边同乘以TV得p(T)p (Vp证毕VpT) (T V)112. 试推导下式：( H )TVT( V ) ppT证明：由 dHTdSVdP, 在定 T 下两边同除以dp得(H)TTSVpp T将麦氏关系式SVp TT代入得p( H)TV T ( V ) p 证毕pT13. 试从热力学基本方程出发，证明理想气体( H )T0 。p证明：由 dHTdSVdP, 在定 T 下两边同除以dp得(H)TTSVpp T将麦氏关系式SVp TT(H)T VT (V ) ppT代入得pnRT在恒压下，对 V两边求 T 的偏导得pVnR ，将此式代入上式得(H)V Tn R