【體系】08級熱力學第二定律習題

1、【關鍵字】體系一、選擇題(共11題 20分)1. 2 分(1035)1035對于不做非體積功的封閉體系,下面關系式中不正確的選項是:(A) (H/S)p= T(B) ( F/ T)V = -S(C) ( H/ p)S = V(D) (U/V)S = p2. 2 分(9166)9166對于平衡態(tài)的凝聚體系而言,壓力 p表示3. 2 分(1223)1223恒溫下,單一組分的過冷液體的化學勢比其固體的化學勢:(A) 高(B) 低(C)相等(D) 不可比擬4. 2 分(0843)0843可以用U -S坐標對氣體循環(huán)過程作出圖解,指出下面哪一個圖代表理想氣體經歷 卡諾循環(huán)的U -S圖.()(A)等溫膨脹

2、(B)絕熱膨脹(C)等溫壓縮(D)絕熱壓縮5. 2 分(1247) 1247某物質溶解在互不相溶的兩液相和 中,該物質在相中以A形式存在,在相中以A2形式存在,那么 和兩相平衡時：()(A) dn=dn(B) c= c(C) a= a(D) 2=6. 2 分(1147) 1147在等溫和存在非體積功的情況下,某氣體由始態(tài)經一微小變化到達終態(tài),其吉布斯自由能的變化公式是：()(A) dG=pdV+Vdp+8 Wf(B) dG=Vdp- 6 Wf(C) dG=-pdV+Vdp+8 Wf(D) dG=-pdV+Vdp- 8 Wf7. 2 分(0872) 0872某化學反響在300 K, p下于燒杯中

3、進行,放熱 60 kJ mol-1 ,假設在相同條件下安排成 可逆電池進行,吸熱6 kJ mol-1 ,那么(1)該體系的嫡變?yōu)椋?)(A) 200 J K：-1 mol-1(B) 200 J K-1 mol-1(C) t20 J K-1 mol-1(D) 20 J K-1 mol-1(2)當反響進度 =1mol時,可能做的最大非膨脹功為：()(A)-54 kJ(B)54 kJ(C)-66 kJ(D)66 kJ8. 2 分(1258)1258水的以下 5種狀態(tài)：(1) 373.15 K, p ,液態(tài)(2) 373.15 K,2p ,液態(tài)(3) 373.15 K,2p ,氣態(tài)(4) 374.15

4、 K, p ,液態(tài)(5) 374.15 K, p,氣態(tài)以下4組化學勢的比擬,哪個不正確()(6) 2>1(B)5>4(7) 3>5(D)3>19. 2 分(0894)08941 mol Ag(s)在等容下由273.15 K加熱到303.15 K,在該溫度區(qū)間內 Ag(s)的Cv, m/J K-1 mol-1=24.48,那么其嫡變?yōu)椋?)(A) 2.531 J K-1(B)5.622 J K-1(C) 25.31 J K-1(D)56.22 J K-1*. 1 分(0854)0854用1 mol理想氣體進行焦耳實驗(自由膨脹),求得 AS = 19.16 JK-1；那么

5、體系的吉布斯自由能變化為：()(A)AG = 19.16 J(B)AG < 19.16 J(C)AG > 19,16 J(D)AG = 011. 1 分(0478)在p下,C(石墨)+.20478CO2(g)的反響熱為A rH m,以下哪種說法是錯誤的(A) ArH m是CO2(g)的標準生成熱(B) ArH m = ArU m(C) ArH m是石墨的燃燒熱(D) ArU mArH m二、填空題(共10題 20分)12. 2 分(9039)9039對非締合液體物質,在正常沸點時的蒸發(fā)嫡約為 J K-1 mol-1. 13. 2 分(0886) 0886某蛋白質在323,2 K時變

6、性并到達平衡狀態(tài),即天然蛋白質變性蛋白質該變性過程的A rH m(323.2 K)=29.288 kJ mol-1 ,那么該反響的嫡變A rS(323.2 K)= J K-1 mol-1.14. 2 分(1288) 1288公式dS=diS+deS適用于 體系.15. 2 分(0838) 0838選擇中的一個填入以下空格：100 C, 1.5p的水蒸氣變成 100C, p的液體水,AS 0, AG 0.16. 2 分(1145)1145在理想氣體的 S T 圖上,任一條等容線與任一條等壓線的斜率之比即(工)V/( _S) 在等溫情況下應等于 T T p17. 2 分(0775)0775在橫線上

7、填上 、= 或 (代表不能確定).水在373.15 K和101 325 kPa下通過強烈攪拌而蒸發(fā),那么(A)AS Q/TQ為該過程體系吸收的熱量(B)AF-W(C)AF-Wf(忽略體積變化)(D)AG-Wf18. 2 分(9102)9102在、的條件下,自發(fā)變化總是朝著吉布斯自由能 的 方向進行的,直到體系到達平衡.19. 2 分(0911)0911從微觀角度而言,嫡具有統(tǒng)計意義,它是體系 的一種量度.嫡值小的狀態(tài)相對于 的狀態(tài).在隔離體系中,自 的狀態(tài)向 的狀態(tài)變 化,是自發(fā)變化的方向,這就是熱力學第二定律的本質.20. 2 分(0745) 0745選擇中的一個填入以下空格.理想氣體恒溫可

8、逆壓縮,S 0,G 0.21. 2 分(1150) 1150四個麥克斯韋關系式分別是： 、 和.三、計算題(共6題60分)22. 15 分(0956) 0956在573.15 K時,將1 mol Ne(可視為理想氣體)從1000 KPa經絕熱可逆膨脹到 100 kPa. 求 Q,W,A U,AH,AS,ASiso 和A G.在 573,15 K,1000 kPa 下 Ne 的摩爾嫡 Sm=144.2 J K-1 mol-1.23. 10 分(0752)0752373K, 2p的水蒸氣可以維持一段時間,但這是一種亞穩(wěn)平衡態(tài),稱作過飽和態(tài),它可自發(fā)地凝聚,過程是：H2O (g,100 C ,202

9、 650 kPa)H2O (1,100 C ,202 650 kPa)求水的'Hm, ' Sm, ' Gmo水的摩爾汽化烙、Hm為40.60 kJ mol-1,假設水蒸氣為g g g g理想氣體,液態(tài)水是不可壓縮的.24. 10 分(9218)9218 H2O(s)的熔化熱A fusHm=6.025 kJ mol-1,水的汽化始A vapHm=40.680 kJ mol-1.試 計算：(1)在273.15 K時,水結成冰過程的 ( / T)p值；(2)在373.15 K時,水蒸氣凝結成水過程的( / T)p值.25. 10 分(0709) 0709H2 - O2燃料電池

10、是用 p"的氣體進行補充的.在298 K時,該電池釋放的功率為 1 kWo燃料消耗的速度相同,估算363 K時電池輸出的功率.(忽略體積功,在溫度變化不大時,A fH m H2O(l)和 A fG m H 2O(l)可視作常數)A fH m 298 K,H 2O(l)=-285 kJ mol-1A fG m 298 K,H 2O(l)=-237 kJ mol-126. 10 分(0964)0964-5 C固態(tài)苯的飽和蒸氣壓為 0.0225p,在-5C, p下,1 mol過冷液態(tài)苯凝固時A ：S = -35.46 JK-1,放熱9860 J.求：-5 C時液態(tài)苯的飽和蒸氣壓,設苯蒸氣為

11、理想氣體.27. 5 分(0781)07812 mol苯和3 mol甲苯在25 C和101 325 kPa下混合,設體系為理想液體混合物, 求該過程的 Q , W 及 AmixU , AmixH , AmixH ,加ix F , AmixG.一、選擇題(共11題 20分)1. 2 分(1035)1035答(D)2. 2 分(9166)9166答外壓(2分)3. 2 分 (1223)1223答(A)4. 2 分(0843)0843答(C)由于工作物質為理想氣體,所以在等溫膨脹和等溫壓縮步驟中AT = 0且AU = 0在絕熱膨脹和絕熱壓縮步驟中Qr= 0,所以A S = 0故理想氣體的卡諾循環(huán)US

12、圖應為一矩形如(C).5. 2 分(1247)1247答(D)6. 2 分 (1147)1147答(B)(2 分)7. 2 分(0872)0872答(1) D;(2) D對于(1)A rSm= Qr/T = 20 J K-1 mol-1對于(2)Wf = - A rGm= -( ArHm- T A rSm)=Qp- Qr= 66 kJ8. 2 分(1258)1258答(B )(2 分)9. 2 分 (0894)0894答(A)*. 1 分(0854)0854答(B)11. 1 分(0478)0478答(D)二、填空題(共10題 20分)12. 2 分(9039)9039答8813. 2 分(0

13、886)0886答A rSm(323.2 K)= A rHm(323.2 K)/T=29.288 X 103J mol-1/323.2 K=90.62 J K-1 mol-1分)14. 2 分(1288)1288答一切15. 2 分(0838)0838答<<16. 2 分 (1145)1145答Cv/Cp17. 2 分 (0775)0775答(A) >(B) <(C) <(D) <18. 2 分 (9102)9102答等溫；等壓；封閉體系不做其它功；減少19. 2 分(0911)0911答微觀狀態(tài)數比擬有秩序比擬有秩序比擬無秩序20. 2 分 (0745)0

14、745答< ,>由于 A S = nRln(V2/V1) < 0AG = nRTln(p2/p1) > 0(2 分 )(2 分 )(2 分 )(2 分 )(2分)(2 分 )(2 分 )(221. 2 分(1150)1150答(T/ V)s= -( p/ S)v(0.5 分)(T/p)s=(V/S)p(0.5 分)(S/V)t= (p/T)v(0.5 分)(S/ p)T= -( V/ T)p(0.5 分)三、計算題(共6題60分)22. 15 分(0956)0956答因該過程為絕熱可逆過程,故 Q=0, AS=0(2分)T2=Tiexp(R/Cp,m)ln(p2/pi)

15、=228,2 K(2 分)W=- A U = nCvm(Ti-T2)=4.302 kJ(2 分)A U= -4.302 kJ(1 分)A H = nCp,m(T2-T1)= -7.171 kJ(2 分)AS環(huán)境=0(1分)ASiso=A,AS環(huán)境=0(1 分)A F= A U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ(2 分)A G= A H-nSm(T2-T1 )=42.58 kJ(2 分)23. 10 分(0752)0752答由以下可逆過程(1) H2O (g,100 C ,202.650 kPa ) - H2O (g,100 C ,101.325 kPa)A Hm,1= 0, A Sm,1

16、= Rln(V2/V1)= 5.76 J K-1 mol-1A Gm,1= -TA Sm,1= -2.150 kJ mol-1(3 分)(2) H2O (g,100 C ,101.325 kPa) . H20 (l,100 C ,101.325 kPa)A ' Hm,2= - 40.600 kJ mol-1 gA g Sm,2= (-40.660 kJ mol-1)/(373.15 K ) = - 108.8 J K-1 mol-1-A g Gm,2= 0(2 分)(3) H2O (l,100 C ,101.325 kPa) . H2O (l,100 C ,202.650 kPa )A

17、Hm,3； A Sm,3； A Gm,3 變化很小,略去.(2 分)由于A g Hm=A Hm,1+A g Hm,2= -40.6 kJ mol；1；故 A gSm=ASm,1+A g Sm,2= -103 J K-1 mol-1 ；ll1八A g Gm= A Gm,1+ A g Gm,2= -2.15 kJ mol-1(3 分)24. 10 分(9218)9218答由于(T)p ( Gm/ T)pSm(2分)=-Sm(H2O,S)+Sm(H2O,|)_ 11(4分)fusHm/Tfus22.06 J K mol=-Sm(H2O,l)+ Sm(H2O,g)Svapmvap H m /Tvapi

18、 . i(4分)=109.02 J K mol25. 100709分(0709)答反響1八八H2(g)平)H2.(l)A rSm(298 K)=AHm (298 K)AGm (298 K)二-® J/K298(4分)當溫度變化范圍不大時,設ArH m (298 K)和 A rSm (298 K)為常數.貝UA rGm (363 K)= A rH m (298 K)-363 A rSm (298 K)=-225.6 kJ(3分)故 363 K 時輸出的功率為：A rG m (363 K)/ A rG m (298 K)=0.95(3分)26. 10 分(0964) 0964答如圖(2分)s 一 一 一 一 一 一l G= A Gi+A G2+A G3+A G4+A G5AG2= 0 , AG4= 0A G1= Vl(pl- p), A G5= Vs(p - ps)AG1= - A G5p2A G3=V dp= nRTln(ps/pl)pi(2分)(積分限：pi= pl, p2= ps)故|G =A G3=