熱力學(xué)習(xí)題及答案

1、一選擇題 1. 1mol 單原子分子理想氣體，經(jīng)過一個(gè)循環(huán)過程W為100J，則Q為： a. 0; b. 100J; c. -100J; d.求不出(因不知過程可逆與否) 2.理想氣體在可逆絕熱膨脹過程中 a. U 增加； b. S 不變； c. S 增大； d. T 不變。 3.1mol 純液體在其正常沸點(diǎn)時(shí)完全氣化,該過程增大的量是： a.蒸氣壓； b.氣化熱； c.熵； d.吉布斯函數(shù)。 4.液態(tài)水在100及101kPa下氣化，則該過程 a. H=0； b. S=0; c. A=0; d. G=0. 5. 1mol 理想氣體經(jīng)一等溫可逆壓縮過程，則 a. G A; b. G A; c. G

2、= A; d.二者無法比較,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 兩個(gè)熱源之間的卡諾熱機(jī)的熱機(jī)效率是 a. 20% ; b. 25%; c. 75%; d.100% 7. 在-20 和下101kPa下，過冷水結(jié)成冰，則系統(tǒng)、環(huán)境及總熵變?yōu)?a. S(系統(tǒng))0, S(環(huán)境)0, S(總)0； c. S(系統(tǒng))0, S(總)0, S(總)0,a,d,過冷水結(jié)冰是自發(fā) 過程則:S(總)0; 有序性增加則: S(系統(tǒng))0,8.在等溫等壓下發(fā)生不可逆電池反應(yīng)，其計(jì)算公式為,2,B) AB的內(nèi)能變化,C)

3、CA的內(nèi)能變化,D) CB的內(nèi)能變化,9一定量的理想氣體，經(jīng)如圖所示的循環(huán)過程，AB為等溫過程，BC等壓過程，CA為絕熱過程，那么曲邊梯形ACca的面積表示的功等于： (A) BC的內(nèi)能變化,C,10.常壓下 10 H2O(l)變成10的冰，該過程中Gibbs自由能和焓的變化是,1) 2） 3） 4,4,11下列計(jì)算熵變公式中，哪個(gè)是錯(cuò)誤的,12在 -10、101.325kPa下，1mol水凝結(jié)成冰的過程中，下列哪個(gè)公式可以適用,A)水在25、可逆蒸發(fā)為水蒸氣： S = H/T,B)任意可逆過程：dS = (Q/dT)R,C)環(huán)境的熵變： dSSur =- Qsys/T,D)在等溫等壓下，可逆

4、電池反應(yīng)： S = H/T,D,B,A) 恒壓過程 ； (B) 絕熱過程 ； (C) 恒溫過程 ； (D) 可逆相變過程,13、 S = H/T適合于下列過程中的哪一個(gè),D,二.填空 1. 110-3kg水在373K，101325Pa的條件下汽化為水蒸氣，有U1,H1和G1；現(xiàn)把110-3kg的H2O（溫度、壓力同上）放在真空箱中，控制體積，使終態(tài)蒸氣壓也為101325Pa，這時(shí)熱力學(xué)函數(shù)變量為U2，H2和G2。問這兩組熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系為_,U1=U2,H1=H2,G1=G2,2.封閉系統(tǒng)，W=0時(shí)，下列過程中U、 H、 S、 A、 G何者必為零。 a.絕熱密閉剛性容器中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過程 b

5、.某物質(zhì)的恒溫、恒壓可逆相變過程 c.系統(tǒng)所經(jīng)歷的任一不可逆循環(huán)過程,U,G,全部,三、簡(jiǎn)答,1. 關(guān)于公式GT，pWR的下列說法是否正確？為什么,2) “等溫等壓下只有體系對(duì)外做非體積功時(shí)G才降低,1) “體系從 A 態(tài)到 B 態(tài)不論進(jìn)行什么過程 G 值為定值且一定等于W,答：(1)不對(duì),只有在 T,p 一定的可逆過程中,體系的GT，p才等于WR;在其它條件下,不可逆過程中GT,p不等于WR,2) 不對(duì),體系的吉布斯自由能是狀態(tài)函數(shù),假如GBGA，則由A至B的等溫等壓過程是自發(fā)的,但不論在實(shí)際過程中體系是否對(duì)外作非體積功,體系自由能都是降低的,2. 263K 的過冷水結(jié)成 263K 的冰，S

6、0，與熵增加原理相矛盾嗎？為什么,答：并不矛盾，熵增加原理適用條件是孤立體系或絕熱體系，而上述過程并不具備這個(gè)特定條件，體系與環(huán)境間有熱交換，不是孤立體系或絕熱體系，S 可以小于零。而總熵會(huì)大于零的,3指出下列各過程中，物系的U、H、S、A、G中何者為零,1) U = H = 0,2) H = 0,4) U = 0,3) S = 0,5) G = 0,6) U、H、S、A、G都為 0,四.計(jì)算題 1mol 理想氣體(CV,m=2.5R)在300K,101kPa下恒熵壓縮 到4101kPa，再恒容升溫到500K，最后恒壓降溫至 400K,求整個(gè)過程的W、S、A及 G。 已知Sm(300K)=20

7、JK-1mol-1,S1=0,V=0,p=0,解,12,例：已知純A液體在360K的飽和蒸氣壓為81.06kPa,在此條件下,A(l)的摩爾氣化熱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)為理想氣體,忽略溫度的變化對(duì)A(l)體積的影響.試計(jì)算下列始、末狀態(tài)之間的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,如圖所示，一帶活塞 (無質(zhì)量，絕熱)的絕熱汽缸中放有一固定導(dǎo)熱良好剛性隔板，此隔板將