第3章 热力学第二定律自我测试题

第三章热力学第二定律练习题一、判断题(说法正确否)：自然界发生的过程一定是不可逆过程。不可逆过程一定是自发过程。熵增加的过程一定是自发过程。绝热可逆过程的S=0,绝热不可逆膨胀过程的S>0,绝热不可逆压缩过程的S<0。为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。由于系统经循环过程后回到始态，S=0,所以一定是一个可逆循环过程。平衡态熵最大。在任意一可逆过程中S=0,不可逆过程中S>0。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？自发过程的熵变S>0。相变过程的熵变可由 S=H/T计算。当系统向环境传热时(Q<0)，系统的熵一定减少。—切物质蒸发时，摩尔熵都增大。冰在0C，p下转变为液态水，其熵变S=H/T>0,所以该过程为自发过程。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。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。系统由V1膨胀到七其中经过可逆途径时做的功最多。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。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，AU=0,代入热力学基本方程dU二TdS-pdV,因而可得dS=0,为恒熵过程。二、单选题：AS=AH/T适合于下列过程中的哪一个？恒压过程； (B)绝热过程；(C)恒温过程； (D)可逆相变过程。可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车：跑的最快； (B)跑的最慢；(C)夏天跑的快； (D)冬天跑的快。对于克劳修斯不等式dSN6Q/T环，判断不正确的是：dS=5Q/T必为可逆过程或处于平衡状态；(B)dS>5Q/T必为不可逆过程；(B)dS>5Q/T必为不可逆过程；(C)dS>5Q/T必为自发过程；(D)dSV5Q/T环违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。下列计算熵变公式中，哪个是错误的：水在25°C、p下蒸发为水蒸气：AS=(AH-AG)/T；任意可逆过程：dS=(5Q/dT)r；环境的熵变：AS=-Q体/T；在等温等压下，可逆电池反应：AS=AH/T。当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变AS=10J・K-i，若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/10，该变化中从热源吸热多少？5000J； (B)500J； (C)50J； (D)1001mo1双原子理想气体的(dH/dT)v是:(A)1.5R(B)2.5(A)1.5R(B)2.5R(C)3.5R；(D)23.5R；理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变:

（A） AS（体）＞0,AS（环）＞0； （B）AS（体）＜0,AS（环）＜0；（C） AS（体）＞0,AS（环）=0； （D）AS（体）＞0,AS（环）＜0。一理想气体与温度为T的热源接触，分别做等温可逆膨胀和等温不可逆膨胀到达同一终态，已知Vr=2Wir，下列式子中不正确的是：（A） ASr＞ASir； （B）ASr二ASir；（C） ASr=2Qir/T（D） AS （等温可逆）二AS体+ AS环=0, AS（不等温可逆）二AS体+ AS环＞0。计算熵变的公式AS二』（dU+pdV）/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；实际气体CO经节流膨胀后，温度下降，那么：2（A） AS（体）＞0, AS（环）＞0； （B） AS（体）＜0, AS（环）＞0（C） AS（体）＞0, AS（环）=0； （D） AS（体）＜0, AS（环）二0。11.如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是:11.如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是:（A）图⑴； （B）图⑵； （C）图⑶； （D）图⑷。12.某体系等压过程A-B的焓变AH与温度T无关，则该过程的：(A)AU与温度无关；(B)AS与温度无关(C)AF与温度无关；(D)AG与温度无关13.等温下，一个反应aA+bB=dD+eE的AR=0,那么：(A)AH与T无关，AS与T无关，AG与T无关；(B)AH与T无关，AS与T无关，AG与T有关；(C)AH与T无关，AS与T有关，AG与T有关；(D)AH与T无关，AS与T有关，AG与T无关。下列过程中△$为负值的是哪一个：液态漠蒸发成气态漠；SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)+2史0(1)；电解水生成队和02；公路上撤盐使冰融化。熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论中不正确的是：同一种物质的S(g)>S(1)>S(s)；同种物质温度越高熵值越大；分子内含原子数越多熵值越大；0K时任何纯物质的熵值都等于零。有一个化学反应，在低温下可自发进行，随温度的升高，自发倾向降低，这反应是：TOC\o"1-5"\h\z(A) AS>0，AH >0； (B) AS >0，AH <0；(C) AS<0，AH >0； (D) AS <0，AH <0。AG=AA的过程是：H2O(1,373K,p)f H2O(g,373K,p )；*(g,400K,1000kPa)fN2(g,400K,100kPa)；等温等压下，N2(g)+3H2(g)fNH3(g)；Ar(g,T,p)fAr(g,T+100,p)。等温等压下进行的化学反应，其方向由土气和ArSm共同决定，自发进行的反应应满足下列哪个关系式：(A)AS=AH/T； (B)AS>AH/T；TOC\o"1-5"\h\zrm rm rm rm(C)ASNAH/T； (D)ASWAH/Torm rm rm rm实际气体节流膨胀后，其熵变为：(A)AS=nR1n(V/V)； (B)AS=/(V/T)dp；2 1(C)AS=/(Cp/T)dT； (D)AS=(Cv/T)dT。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：Q<0,W>0, AS >0, AG <0；Q<0,W<0, AS <0, AG <0；Q>0,W>0,AS=0,AG=0；Q<0,W>0,AS=0,AG=0。下列过程满足AS>0,Q/T环=0的是：恒温恒压(273K,101325Pa)下，1mol的冰在空气升华为水蒸气；氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀；理想气体自由膨胀；绝热条件下化学反应。吉布斯自由能的含义应该是：是体系能对外做非体积功的能量；是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量；按定义理解G=H-TS。在-10°C、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以适用：(A) AU = TAS； (B) AS = (AH - AG)/T；(C) AH = TAS + VAp； (D) AGt p= 0。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)A>U； (B)A<U； (C)G<U； (D)H<A。热力学基本方程dG=-SdT+Vdp，可适应用下列哪个过程：298K、标准压力下，水气化成蒸汽；理想气体向真空膨胀；电解水制取氢气；N2+3H2=2NH3未达到平衡。三、填空在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是。373.2K、101325Pa的水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为373.2K、101325Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个热力学函数的变化作为过程方向的判据。等容等熵条件下，过程自发进行时，△『应。25°C时，将11.2升。2与11.2升*混合成11.2升的混合气体，该过程AS>AG分别为。2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W=0时体积增加一倍，则其AS(J-K-1)为：。计算与证明1、卡诺热机在T1=900K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。求：(1)热机效率n；(2)当向低温热源放热一Q2=100kJ时，系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功一W。2、 高温热源温度T1=600K，低温热源温度T2=300K。今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的AS。3、 不同的热机工作于T1=600K的高温热源及T2=300K的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热Q1=300kJ时，两热源的总熵变AS。可逆热机效率n=0.5；不可逆热机效率n=0.45；不可逆热机效率n=0.4o4、已知水的比定压热容cp=4.184J•g-1•K-1。今有1kg，10C的水经下述三种不同过程加热成100C的水，求各过程的勇密，*及%。系统与100C热源接触；系统先与55C热源接触至热平衡，再与100C热源接触；系统先后与40C，70C的热源接触至热平衡，再与100C热源接触。5、已知氮（N2,g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为C=&7.32+6.226x10-3（T/K）—0.9502x10-6（T/K*J.mol-1.K-1将始态为300K，100kPa下1mol的N2(g)置于1000K的热源中，求下列二过程(1)经恒压过程；(2)经恒容过程达到平衡态时的Q，AS及%。6、 始态为T1=300K,p1=200kPa的某双原子理想气体1mol,经下列不同途径变化到T2=300K，p2=100kPa的末态。求各步骤及途径的Q，^S。（1） 恒温可逆膨胀；（2） 先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。（3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。7、 1mol理想气体在T=300K下，从始态100kPa经下列各过程，求Q，AS及%o。（1） 可逆膨胀到末态压力50kPa；（2） 反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀至平衡态；（3） 向真空自由膨胀至原体积的2倍。8、 2mol双原子理想气体从始态300K，50dm3，先恒容加热至400K，再恒压加热至体积增大到100dm3，求整个过程的Q，W，AU，AH及AS。9、 4mol单原子理想气体从始态750K，150kPa，先恒容冷却使压力降至50kPa，再恒温可逆压缩至100kPa。求整个过程的Q，W，AU，AH及AS。10、 3mol双原子理想气体从始态100K，75dm3，先恒温可逆压缩使体积缩小至50dm3，再恒压加热至100dm3。求整个过程的Q，W，AU，AH及AS。11、 5mol单原子理想气体从始态300K，50kPa，先绝热可逆压缩至100kPa，再恒压冷却使体积缩小至85dm3，求整个过程的Q，W，AU，AH及AS。12、 始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。求过程的W，AU，AH及AS。答：W=AU=—2.395kJ；AH=—3.991kJ；AS=10.73J-K-113、 组成为y（B）=0.6的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10mol，从始态T1=300K，p1=50kPa，绝热可逆压缩至p2=50kPa的平衡态。求过程的W，AU，AH，AS（A），AS（B）。14、 常压下将100g，27°C的水与200g，72°C的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变AS。已知水的比定压热容Cp=4.184J-g-1-K-1。15、 甲醇（CH3OH）在101.325kPa下的沸点（正常沸点）为64.65C，在此条件下的摩尔蒸发焓AvapHm=35.32kJ•mol-1。求在上述温度、压力条件下，1kg液态甲醇全部成为甲醇蒸气时的Q，W，AU，AH，AS。16、 将装有0.1mol乙醚（C2H5）2O（1）的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51°C的恒温槽中恒温，35.51°C为在101.325kPa下乙醚的沸点。已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓七既=25.104kJ-mol-1。今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发至平衡态。求：乙醚蒸气的压力；过程的Q,AU,^H及AS。17、已知苯(C6H6)在101.325kPa下于80.1C沸腾，AvapHm=30.878kJ-mol-1。液体苯的摩尔定压热容Cp,m=142.7J•mol-1・K-1。今将40.53kPa，80.1C的苯蒸气1mol，先恒温可逆压缩至101.325kPa，并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至60C。求整个过程的Q，W，AU，AH及AS。18、O2(g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为C=28.17+6.297x10-3T/K)—0.7494x10-6T/K*J・m