熱力學(xué)第二定律練習(xí)題

1、熱力學(xué)第二定律練習(xí)題、判斷題（說(shuō)法正確否）：1 .自然界發(fā)生的過(guò)程一定是不可逆過(guò)程。2 .不可逆過(guò)程一定是 自發(fā)過(guò)程。3 .嫡增加的過(guò)程-一定是自發(fā)過(guò)程。4 .絕熱可逆過(guò)程的？S = 0,絕熱不可逆膨脹過(guò)程的 ？S > 0,絕熱不可逆壓縮過(guò)程的 ？S < 0。5 .為了計(jì)算絕熱不可逆過(guò)程的嫡變，可以在始末態(tài)之間設(shè)計(jì)一條絕熱可逆途徑來(lái)計(jì)算。6 .由于系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)過(guò)程后回到始態(tài)，？S = 0,所以一定是一個(gè)可逆循環(huán)過(guò)程。7 .在任意一可逆過(guò)程中 ？S = 0,不可逆過(guò)程中？S > 0。8 .理想氣體經(jīng)等溫膨脹后，由于 ？U = 0,所以吸的熱全部轉(zhuǎn)化為功，這與熱力學(xué)第二定 律矛盾嗎

2、？9 .自發(fā)過(guò)程的嫡變？S > 0。H、一10 .相變過(guò)程的嫡變可由 AS=計(jì)算。T11 .當(dāng)系統(tǒng)向環(huán)境傳熱時(shí)（Q < 0）,系統(tǒng)的嫡一定減少。12 . 一切物質(zhì)蒸發(fā)時(shí)，摩爾嫡都增大。13,冰在0C, p卜轉(zhuǎn)變?yōu)椴☉B(tài)水，其嫻變AS =整>0,所以該過(guò)程為自發(fā)過(guò)程。14 .自發(fā)過(guò)程的方向就是系統(tǒng)混亂度增加的方向。15 .吉布斯函數(shù)減小的過(guò)程一定是自發(fā)過(guò)程。16 .系統(tǒng)由Vi膨脹到V2,其中經(jīng)過(guò)可逆途徑時(shí)做的功最多。17 .過(guò)冷水結(jié)冰的過(guò)程是在恒溫、恒壓、不做其他功的條件下進(jìn)行的，由基本方程可得？G = 0。18 .理想氣體等溫自由膨脹時(shí)，對(duì)環(huán)境沒(méi)有做功，所以 -pdV = 0,

3、此過(guò)程溫度不變， ？U = 0,代入熱力學(xué)基本方程 dU = TdS - pdV,因而可得dS = 0,為恒嫡過(guò)程。、單選題：1 . AS= 適合于下列過(guò)程中的哪一個(gè)？ T（A）恒壓過(guò)程；（B）絕熱過(guò)程；（C）恒溫過(guò)程；（D）可逆相變過(guò)程 。2 .可逆熱機(jī)的效率最高，因此由可逆熱機(jī)帶動(dòng)的火車(chē)：（A）跑的最快；（B）跑的最慢；（C）夏天跑的快；（D）冬天跑的快。3 .在一定速度下發(fā)生變化的孤立體系，其總嫡的變化是什么？（A）不變；（B）可能增大或減小 ；（C）總是增大；（D）總是減小。4 .對(duì)于克勞修斯不等式dS之g/T環(huán)，判斷不正確的是：（A） dS=/T環(huán)必為可逆過(guò)程或處于平衡狀態(tài)；（B）

4、dS >fe/T環(huán)必為不可逆過(guò)程 ；（C） dS >/T環(huán)必為自發(fā)過(guò)程 ；（D） dS <g/T環(huán)違反卡諾定理和第二定律，過(guò)程不可能自發(fā)發(fā)生。5 .下列計(jì)算嫡變公式中，哪個(gè)是錯(cuò)誤的：（A）水在25C、p下蒸發(fā)為水蒸氣：as = "HG ;(B)任意可逆過(guò)程:(C)環(huán)境的嫡變：；(D)在等溫等壓下，可逆電池反應(yīng)：。6 .當(dāng)理想氣體在等溫(500K)下進(jìn)行膨脹時(shí)，求得體系的嫡變？S = 10 J K1，若該變化中所做的功僅為相同終態(tài)最大功的，該變化中從熱源吸熱多少？(A) 5000 J ;(B) 500 J ;(C) 50 J ;(D) 100 J。7 .理想氣體在絕熱

5、條件下，在恒外壓下被壓縮到終態(tài)，則體系與環(huán)境的嫡變:(A) ?S(體)> 0, ?W環(huán))> 0 ；(B) ?S(體)< 0, ?S(環(huán))< 0 ；(C) ?S(體)> 0, ?W環(huán))=0 ；(D) ?S(體)> 0, ?S(環(huán))< 0。8 .實(shí)際氣體CO2經(jīng)節(jié)流膨脹后，溫度下降，那么:(A) ?S(體)> 0, ?W環(huán))> 0 ；(C) ?S(體)> 0, ?w環(huán))=0 ;(B) ?S(體)< 0, ?S(環(huán))> 0 ;(D) ?S(體)< 0, ?S(環(huán))=0。(A) ?H 與T無(wú)關(guān), (B) ?H 與T無(wú)關(guān), (

6、C) ?H 與T無(wú)關(guān), (D) ?H 與T無(wú)關(guān),?S 與T無(wú)關(guān)，？G?S 與T無(wú)關(guān)，？G ?S 與T有關(guān)，？G?S 與T有關(guān)，？G與T無(wú)關(guān)； 與T有關(guān)； 與T有關(guān)； 與T無(wú)關(guān)。9 . 2mo1理想氣體B,在300K時(shí)等溫膨脹， W = 0時(shí)體積增加一倍，則其 ？S(J K1)為:(A) -5.76 ;(B) 331 ;(C) 5.76 ;(D) 11.52 。10.某體系等壓過(guò)程 A-B的始變？H與溫度T無(wú)關(guān)，則該過(guò)程的：(A) ?U與溫度無(wú)關(guān)；(B) ?S與溫度無(wú)關(guān) ；(C) ?F與溫度無(wú)關(guān) ；(D) ?G與溫度無(wú)關(guān) 。11.等溫下，一個(gè)反應(yīng)aA + bB = dD + eE 的？rCp =

7、 0,那么:12 .下列過(guò)程中？S為負(fù)值的是哪一個(gè)：(A)液態(tài)澳蒸發(fā)成氣態(tài)澳 ；(B) SnO2(s) + 2H 2(g) = Sn(s) + 2H 2O(l);(C)電解水生成H2和O2 ;(D)公路上撤鹽使冰融化 。13 .嫡是混亂度(熱力學(xué)微觀狀態(tài)數(shù)或熱力學(xué)幾率)的量度，下列結(jié)論中不正確的是:(A)同一種物質(zhì)的；(B)同種物質(zhì)溫度越高嫡值越大；(C)分子內(nèi)含原子數(shù)越多嫡值越大；(D) 0K時(shí)任何純物質(zhì)的嫡值都等于零。11.2升的混合氣體，該過(guò)程:(B) ?S < 0, ?G < 0 ;(D) ?S = 0, ?G < 0 o14. 25c時(shí)，將11.2升O2與11.2升

8、N2混合成 (A) ?S > 0, ?G < 0 ;(C) ?S = 0, ?G = 0 ;15.有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，在低溫下可自發(fā)進(jìn)行，隨溫度的升高，自發(fā)傾向降低，這反應(yīng)是:(A) ?S > 0, ?H > 0 ;(B) ?S > 0, ?H < 0 ;(C) ?S < 0, ?H > 0 ;(D) ?S < 0, ?H < 0。16 .等溫等壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其方向由？rHm和？rSm共同決定，自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)應(yīng)滿足下列哪個(gè)關(guān)系式：(A) ?rSm= ?rHm/T ；(B) ?rSm > ?rHm/T ；(C) ?rSm >

9、; ?rHm/T ；(D) ?rSm < ?rHm/T。17 .等容等嫡條件下，過(guò)程自發(fā)進(jìn)行時(shí)，下列關(guān)系肯定成立的是：(A) ?G < 0 ;(B) ?F < 0 ；(C) ?H < 0 ;(D) ?U < 0。18 . 一個(gè)已充電的蓄電池以1.8 V輸出電壓放電后，用 2.2 V電壓充電使其回復(fù)原狀，則總的過(guò)程熱力學(xué)量變化：(A) Q < 0, W > 0, ?S > 0, ?G < 0 ;(B) Q < 0, W < 0, ?S < 0, ?G < 0 ;(C) Q > 0, W > 0, ?S =

10、0, ?G = 0 ;(D) Q < 0, W > 0, ?S = 0, ?G = 0 。19 .吉布斯自由能的含義應(yīng)該是：(A)是體系能對(duì)外做非體積功的能量；(B)是在可逆條件下體系能對(duì)外做非體積功的能量；(C)是恒溫恒壓可逆條件下體系能對(duì)外做非體積功的能量；(D)按定義理解 G = H - TS 。20 .對(duì)于封閉體系的熱力學(xué)，下列各組狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系中正確的是:(D) H A。373.2K、101325Pa 下(D) ?G o(A) A > U ;(B) A < U ;(C) G < U ;21 . 373.2K、101325Pa的水，使其與大熱源接觸，向

11、真空蒸發(fā)成為的水氣，對(duì)這一個(gè)過(guò)程，應(yīng)選用哪一個(gè)作為過(guò)程方向的判據(jù)：(A) ?U ;(B) ?A ；(C) ?H ；22 .熱力學(xué)基本方程 dG = -SdT + Vdp,可適應(yīng)用下列哪個(gè)過(guò)程：(A) 298K、標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水氣化成蒸汽；(B)理想氣體向真空膨脹；(C)電解水制取氫氣；(D) N2 + 3H 22NH3未達(dá)到平衡 。23 .對(duì)于吉布斯-杜亥姆公式，下列敘述不正確的是：(A) X = EnBXB ;(B)匯 nBdXB = 0 ;(C) EnBXB = 0 ;(D)表明各物質(zhì)偏摩爾之間有關(guān)系H2O(l);99C, 2p H2O(g); 100C, 2ppH2O(l); 101C、p

12、H2O(g)。它們化學(xué)勢(shì)(B) 的 5 國(guó) 國(guó) P2 崗；(D) 以 2 出 兇 囚 5 o24 .已知水的六種狀態(tài)： 100C, p H2O(l)； 100C、2pH2O(g)； 101C、高低順序是：(A) 2 國(guó) 崗 (-5 的；(C) 4 5 3 以 2 出；25 .在恒焰恒壓條件下，均相單組分封閉體系，達(dá)到平衡的判據(jù)是：(D) ?G = 0。(A) ?S = 0 ;(B) ?U = 0 ;(C) ?A = 0 ;三、多選題:1 .體系的始態(tài)與終態(tài)之間有兩種途徑： A為可逆途徑；B為不可逆途徑。以下關(guān)系中不 正確的是：(A) ?Sa = ?Sb ;(B) E SQa/T = E S/T

13、 ;(C) ?Sb = / 8 ®/T ;(D) ?Sa = / SQa/T ;(E) ?Sb = / SQa/T。2 .下列過(guò)程中，那些過(guò)程的 ？G > 0:(A) (B)(C) (D) (E)等溫等壓下, 絕熱條件下, 等溫等壓下, 等溫等壓下, 等溫等壓下,H2O(l,375K, p ) H2(g,373K,p)CuSO4(aq) + H2O Zn + CuSO4(aq) mCO2 + nH2OH2O(g,375K, p );H2(g,300K,0.1 p );Cu(s) + H2SO4(aq) + ?O 2(g);ZnSO4(aq) + Cu ;碳水化合物。3.化學(xué)反應(yīng)

14、在等溫等壓下能自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)是：(A) ? S > 0 ;(B) ? G w W ;(C) ?A < 0 ;(D)匯出田 < 0 ；(E) ? H < 0。4.在O2(理想氣體)的如下過(guò)程中，屬于等嫡過(guò)程的是:(A)(C)絕熱恒容過(guò)程V2V2(D)絕熱可逆膨脹;(B)等溫可逆膨脹過(guò)程2V2(E)絕熱恒外壓膨脹5.下列過(guò)程中,?S(系)< 0, ?S(環(huán))> 0, ?S(總)> 0的過(guò)程是:6 . 378K、p下，過(guò)熱水的下列哪個(gè)物理量小于同溫同壓下水蒸氣：(A) Hm ；(B) Gm ；(C)科；(D) Sm ；(E) Am 。7 .常壓下-10C過(guò)冷

15、的水變成 -10C的冰，在此過(guò)程中，體系的 ？G與？ H如何變化：(A) ?G < 0, ?H > 0 ;(B) ?G > 0, ?H > 0 ;(C) ?G = 0, ?H = 0 ;(D) ?G < 0, ?H < 0 ;(E) ?G = 0, ?H < 0 。8 .在383K、p 下，1mol過(guò)熱水蒸汽凝結(jié)成水，則體系、環(huán)境及總嫡變?yōu)椋?A) ?S(體)< 0, ?W環(huán))< 0,?S(總)< 0 ；(B)?S(體)< 0,?S(環(huán))> 0,?S(總)> 0 ;(C) ?S(體)> 0, ?W環(huán))>

16、0,?S(總)> 0 ；(D)?S(體)< 0,?S(環(huán))> 0,?S(總)< 0 ;(E) ?S體)> 0, ?W環(huán))< 0, ?S(總)=0 。四、主觀題：1 . 1mol單原子理想氣體，由 298K、5p 的始態(tài)膨脹到壓力為 p 的終態(tài)，經(jīng)過(guò)下列途徑：等溫可逆膨脹；外壓恒為p的等溫膨脹；絕熱可逆膨脹；外壓恒為p的絕熱膨脹。計(jì)算各途經(jīng)的Q、W、？U、？H、？S、?A與？G 。巳知 (298K) = 126 J K-1 mol-1 。2 . 100C、p 下，1mol水向真空氣化成氣體，終態(tài)是 100C、0.5p。求此過(guò)程的 Q、-1W、？U、？H、？S

17、?G和？A。巳知水在100C、p 時(shí)的摩爾氣化熱為 40670 J mol3 .在25C、p 下，若使1mol鉛與醋酸銅溶液在可逆情況下作用，得電功 91838.8 J,同時(shí)吸熱213635.0 J,計(jì)算過(guò)程的？U、？H、？S、？A、？G 。4 .計(jì)算-10C、p 下，1mol過(guò)冷水凝結(jié)成冰時(shí)，過(guò)冷水與冰的飽和蒸氣壓之比：。巳知 Cp,m(水)=75.40 J K-1 mol-1, Cp,m(冰)=37.70 J K1 mo1,冰的熔化熱一_-1？Hm = 6032 J mol 。1mol的混合物,5 .將處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的純氫氣，氮?dú)夂桶睔饣旌希跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下形成 其組成為：20% N2、50%

18、 H2、30% NH3。計(jì)算混合過(guò)程的？S 。6 .在甲醇脫氫生產(chǎn)甲醛中，發(fā)現(xiàn)銀催化劑的活T逐漸消失，此現(xiàn)象是否是由于有Ag2O生成所致？巳知反應(yīng)在550 C、p 下進(jìn)行，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：(Ag2。，298K) = - 10836.6 J mol-1 ;(Ag 20, 298K) = - 30585 J mol-1 ;Cp,m(Ag) = 26.78 J K-1 mol-1 ； Cp,m(Ag 2O) = 65.69 J K-1 mol-1 ； Cp,m(O2) = 31.38J K mol 。7 . 1mol水在p 、100c時(shí)，先從液態(tài)變成 p 、100c的蒸氣，然后再變成 0.5p、200

19、c的蒸氣。計(jì)算此過(guò)程的 ？G。蒸氣為理想氣體，巳知水蒸氣的 Cp,m = 33.58 J K-1mol-1,(298K) = 188.7 JK-1 mol-1。8. 10mol H2(理想氣體)，CV,m =(298K) = 130.59 J K-1 mol-1 oJ K-1 mol-1,在298K、p 時(shí)絕熱可逆地壓縮到 10P,計(jì)算該過(guò)程的 Q、W、？U、？H、？S、？A和？G 。巳知練習(xí)答案、判斷題答案：1 .對(duì)。2 .錯(cuò)，如絕熱不可逆壓縮過(guò)程。3 .錯(cuò)，理想氣體的等溫可逆膨脹AS > 0。4 .第1, 2個(gè)結(jié)論正確，第 3個(gè)結(jié)論錯(cuò)。5 .錯(cuò)，系統(tǒng)由同一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)絕熱可逆和絕熱不

20、可逆過(guò)程不可能到達(dá)相同的終態(tài)。6 .錯(cuò)，環(huán)境的嫡變應(yīng)加在一起考慮。7 .錯(cuò)。8 .不矛盾，因氣體的狀態(tài)變化了。9.錯(cuò)，如過(guò)冷水結(jié)冰。10 .錯(cuò)，必須可逆相變才能用此公式。11 .錯(cuò)，系統(tǒng)的嫡除熱嫡外，還有構(gòu)型嫡。當(dāng)非理想氣體混合時(shí)就可能有少許熱放出。12 .對(duì)。13 .錯(cuò)。未計(jì)算環(huán)境的嫡變；14 .錯(cuò)，如過(guò)冷水結(jié)冰，AS < 0,混亂度減小，15 .錯(cuò)，必須在等溫、等壓， W = 0的條件下才有此結(jié)論。16 .錯(cuò)，此說(shuō)法的條件不完善，如在等溫條件下。17 .錯(cuò)，不滿足均相系統(tǒng)這一條件。18 .錯(cuò)，不可逆過(guò)程中 8 Ww -pdV 0二、單選題答案：1. D;2. B;3. C;4. C;

21、5. D;6. B;7. C;8.C;9.D;10.B ;11.B;12.B;21.B;22.B;三、多選題答案:13.D;23.C;14.C;24A;15.D;16.B;25.A;17.D;18.D;19.D;20.B ;1. BC ; 2. CE ;3. BD ; 4. CD ; 5. AD ;6. AD ;8. D 。四、主觀題答案：1 .解：等溫過(guò)程:AU = H = 0,Q = _W = nRTln=1 M8.314 m298 Mln 5 =3987.5 J;W =3987.5 JQR3987.5-1AS =13.38 J ,K , AA =AG =3987.5 JT 298p2(2

22、) AU = ZH = 0, Q =-W =p(V2 " )=RT 1 _上2 1=8.314 父 298 m (1 _5 )=1982 J<Pi Jp pPi_1AS=nRln 1=13.38 J K 1 , 4 =AA = 4987.5 J田2 J上一2(3) ¥=5 , T2 =217 =298x5飛=156.8 K.：H= nCV,m：T=nC p,m T=3R 黑(156.8 -298 )=1761 J,Q =05= |RX(156.8 -298 )=2934 J,W =從1 =1761 JS =0 , Si = S2298K -Rlni P1 =126 -

23、Rln5=112.6J K-1P2.A=.U -ST2.G u/H -ST2-T1-Ti-1761 -112.6 156.8 -298 .>14318 J= -2934 -112.6 156.8 -298 =12965 J(4) Q=0,iU3=W,-RT2 -Ti )=-P2 V2 -V1I RT2 -298 =R T2-298 J , T2 =202.6 K53P23AU =nCV,m (T2 -T1 )=- R 父(202.6 -298 )= 7990 J =W5AH =nCp,m(T2 T1 )=q RM(202.6 298)=-1983 JS=nCpmln TI+nRln111

24、=5.36 J K-1p E J m JS1 =112.6 J K-1 , S2 =S1 +4=112.6+5.36=118J K-1A =. U -S2 T2-S1Tl-1190 - 118202.6 -112.6298 )=8454 JG = H -S2T2-S1Tl=-1983 - 118202.6 -112.6298 = 7661 J2.解:=0, W = 0,- P設(shè)計(jì)如圖，按1, 2途經(jīng)計(jì)算:Qi= Hi = 40670 J , Q2 = - W2 = nRT 帚亙 占8.314父373工小工)二2149.5 JP20.5Wi = - p(Vg-Vi) = - pVg = - RT

25、 = - 3101 J, W = - 2149.5 JQ' = Q1 + Q2 = 40670 + 2149.5 = 42819.5 J , W' = W1 + W2 = - 3101-2149.5 = - 5250.5 J AU = Q'-W = 42819.5-5250.5 = 37569 J川2 = 0, H =田1 = 40670 J,向真空膨脹：W = 0, Q= U = 37569 Jc c406701-1AS= 2S1 + 2S2 = + Rin i = 109.03 + 5.76 = 114.8 JK3730.5陽(yáng)二 -TAS = 40670 - 373

26、 X 114.8 = - 2150.4 JAA= U + TAS = 37569 - 373 X 114.8 = - 5251.4 J3.解:Pb + Cu(Ac) 2Pb(Ac) 2 + Cu ,液相反應(yīng)，p、T、V均不變。W' = - 91838.8J, Q = 213635.0 J, W(體積功)=0, W = W AU = Q + W = 213635-91838.8 = 121796.2 JAH =,cQrU + ApV) = Uk = 121796.2 J AS = -R-U - TAS = - 91838.8 J, AG = - 91838.8 J=213635/298

27、= 716.9 J-1K4.解:41 =AH3 = (75.4 X 10) - 6032 - (37.7 X 10) = - 5648.4 J2736032AS= 2S1 + 2s2 + S = 75.4 in , |+ 37.7263273NG = zH-TAS = - 5648.4 + 263 (-20.66) = - 214.82 JAH1 + AH2 +263-1淅 =-20.66 J K 273陽(yáng)AG2 = - RT xlnInPiRT214.82 =0.09824, 263 8.314plL = 1.1032 ps5.解：用公式 AS = - REnilnxi=-8.314 X (0.2