人教版高中物理選修1224熱力學(xué)第二定律

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第3章熱力學(xué)第二定律

練習(xí)

1、發(fā)過程必定是不能夠逆的。而不能夠逆過程必定是自覺的。上陳述法都對(duì)嗎？為何？

答案：〔第一句對(duì)，第二句錯(cuò)，因?yàn)椴荒軌蚰孢^程能夠長短自覺的，如自覺過程的逆過程?！?/p>

2、什么是可逆過程？自然界可否存在真切意義上的可逆過程？有人說，在日夜溫差較大的

我國北方冬天，白日缸里的冰消融成水，而夜里相同缸里的水又凝固成冰。所以，這是一個(gè)可

逆過程。你認(rèn)為這類說法對(duì)嗎？為何?

答案：〔條件不同樣樣了〕

3、如有人想制造一種使用于輪船上的機(jī)器，它可是從海水中吸熱而全部轉(zhuǎn)變成功。你認(rèn)為

這類機(jī)器能造成嗎？為何？這類假想違犯熱力學(xué)第必定律嗎？

答案：〔這相當(dāng)于第二類永動(dòng)機(jī)器，所以不能夠造成，但它不違犯熱力學(xué)第必定律)

4、一工作于兩個(gè)牢靠溫度熱源間的可逆熱機(jī)，當(dāng)其用理想氣體作工作介質(zhì)時(shí)熱機(jī)效率為η

1，而用實(shí)質(zhì)氣體作工作介質(zhì)時(shí)熱機(jī)效率為η2，則A．η1>η2B．η1<η2C.η1=η2D.η1≥η2答案：〔C〕5、相同素來態(tài)的可逆和不能夠逆過程，熱溫商值可否相當(dāng)？系統(tǒng)熵變S體又怎樣？答案：〔不同樣樣，但S體相同，因?yàn)镾是狀態(tài)函數(shù)，其改變量只與始、終態(tài)有關(guān)〕

6、以下說法對(duì)嗎？為何？

(1)為了計(jì)算不能夠逆過程的熵變，能夠在始末態(tài)之間設(shè)計(jì)一條可逆路子來計(jì)算。但絕熱過程例外。

絕熱可逆過程S=0，所以，熵達(dá)最大值。

系統(tǒng)經(jīng)歷一循環(huán)過程后，S=0，所以，該循環(huán)必定是可逆循環(huán)。

(4)過冷水凝固成冰是一自覺過程，所以，S>0。

孤立系統(tǒng)達(dá)平衡態(tài)的標(biāo)態(tài)是熵不再增加。

答案：〔(1)對(duì)，(2)不對(duì)，唯有孤立系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)，熵最大，(3)不對(duì)，對(duì)任何循環(huán)過程，S

＝0不是可否可逆，(4)應(yīng)是S總＞0，水→冰是放熱，S＜0，S＞0，(5)對(duì)〕

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7、1molH2O(l)在373.15K、下向真空揮發(fā)產(chǎn)生373.15K、的H2O(g)，試計(jì)算此

過程的S總，并判斷過程的目標(biāo)。

答案：(-1-1S總=8.314J·K·mol>0)

8、試證明兩塊重量相同、溫度不同樣樣的同種鐵片相接觸時(shí)，熱的轉(zhuǎn)達(dá)是不能夠逆過程。

-1-1，S(狀況)＝0〕答案：〔S(系統(tǒng))＝19.71J·K，S(孤立)＝19.71J·K9、1mol273.15K、101.325kPa的O2(g)與3mol373.15K、101.325kPa的N2在絕熱條件下混雜，終態(tài)壓力為101.325kPa，若O2(g)和N2(g)均可視為理想氣體，試計(jì)算孤立體系的熵變。答案：()10、今有兩個(gè)用絕熱外套圍著的容器，壓力均為。在一個(gè)容器中有0.5mol液態(tài)苯與0.5mol固態(tài)苯成平衡；在另一容器中有0.8mol冰與0.2mol水成平衡。求兩容器相互接觸達(dá)平衡后的S。已知苯的正常熔點(diǎn)為5℃，固態(tài)苯的熱容為-1-1122.59J·K·mol，苯的消融熱為9916J-16004J·mol-1·mol，冰的消融熱為。-1答案：(0.327J·K)

11、已知-5℃固態(tài)苯的飽和蒸氣壓為2.28kPa，1mol、-5℃過冷液體苯在p-1-1-1=101.325kPa下凝固時(shí)，Sm=-35.46J·K·mol，放熱9860J·mol。求-5℃時(shí)液態(tài)苯的飽和蒸氣壓。設(shè)苯蒸氣為理想氣體。

答案：〔2.67kPa〕

12、4mol某理想氣體，其Cv,m=2.5R，由始態(tài)600K、1000kPa挨次經(jīng)歷以下過程：

絕熱、抗?fàn)?00kPa恒定的狀況的壓力，膨脹至平衡態(tài)；

再恒容加熱至800kPa；

(3)最后絕熱可逆膨脹至500kPa的末態(tài)。試求整個(gè)過程的Q、W、U、H及S。

答案：〔〕

、試依據(jù)熵的統(tǒng)計(jì)意義定性地判斷以下過程中系統(tǒng)的熵變大于零仍是小于零？

水蒸氣冷凝成水；

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(2)CaCO3(s)→CaO(s)＋CO2(g)

乙烯聚合成聚乙烯；

氣體在催化劑表面吸附。

答案：〔(1)S＜0，(2)S＞0，(3)S＜0，(4)S＜0〕

、由量熱法測(cè)得氮的有關(guān)數(shù)據(jù)以下，試判斷氮在沸點(diǎn)下的規(guī)定熵：

Tt、Tf、Tb辯解為轉(zhuǎn)變點(diǎn)、凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)，tHm、fHm和rHm辯解為摩爾轉(zhuǎn)變熱、摩爾

消融熱和摩爾氣化熱。

-1-1答案：(168.5J·K·mol)

、以下說法對(duì)嗎？為何？

吉布斯函數(shù)G減小的過程必定是自覺過程。

(2)在等溫、等容、無其余功條件下，化學(xué)變化朝著亥姆霍茲函數(shù)A減少的目標(biāo)進(jìn)行。(3)依據(jù)dG=-SdT＋Vdp，對(duì)任意等溫、等壓過程G=0。(4)唯有等溫等壓條件下才有吉布斯函數(shù)G的變化值。答案：〔(1)必定在恒溫、恒壓條件下。(2)對(duì)，(3)對(duì)，(4)不對(duì)，G是狀態(tài)函數(shù)，當(dāng)狀態(tài)一

定，G便有判斷值?！?/p>

16、1molH2O(l)在100℃、下向真空揮發(fā)成100℃、下的水氣，此過程可否為等

溫等壓過程？可否用G來判斷過程目標(biāo)？若不能夠，應(yīng)用什么物理量來判斷？該過程的G

為多少？

答案：〔不是，不能夠，S或A,G=0〕

17、試判斷以下過程的S、A、G是大于零、小于零、等于零，仍是沒法判斷？

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理想氣體絕熱恒外壓膨脹至平衡。

非理想氣體的節(jié)流膨脹。

(3)100℃、下，水變成水蒸氣。

非理想氣體的卡諾循環(huán)。

答案：〔(1)S＞0、G＜0、A＜0，(2)沒法定，(3)S＞0、G＝0、A＜0，(4)均

為零〕

、試證

若界說等溫壓縮系數(shù)試證：

解

19、已知狀態(tài)方程pVm＝RT＋βp，式中β與溫度有關(guān)，試證明：

并再寫出的表達(dá)式。

20、計(jì)算1molO2(g)在100℃、10×下按下述模式膨脹至壓力為而體積為V2時(shí)

的V2、T2、Q、W、U、H、S、A、G

(1)恒外壓下的等溫膨脹過程；

可逆等溫過程；

可逆絕熱過程。答案：

21、400K和的一摩爾某液態(tài)物質(zhì)向真空容器中揮發(fā)成400K、的氣態(tài)物質(zhì)〔可視

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為理想氣體〕，已知此條件下該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾氣化熱為16.74kJ·mol-1。

計(jì)算該過程的S總、A、G；

可用上述什么物理量看作過程目標(biāo)判據(jù)？表達(dá)判斷原由并給出結(jié)果。答案：

22、計(jì)算1mol苯的過冷液體在-5℃、時(shí)凝固過程的S和G。已知-5℃時(shí)固態(tài)苯和液態(tài)苯的飽和蒸氣壓辯解為0.0225×和0.0264×，-5℃、時(shí)苯的摩爾消融-1熱為9860J·mol。答案：〔G＝-356.4J-1，S＝-35.44J·K〕-63-323、在298K、下，1mol文石轉(zhuǎn)變成方解石時(shí)，體積增加2.75×10m·mol，rGm-1時(shí)，最少需施加多大壓力，方能使文石成為牢靠相?！苍O(shè)體＝-794.96J·mol。試問在298K積變化與壓力沒關(guān)〕8答案：(P＝2.89×10Pa)測(cè)試Ⅰ

選擇題(共15小題,每題2分)

1、大溫泉的溫度為50℃，四周大氣溫度為15℃，假設(shè)一卡諾熱機(jī)在上述兩個(gè)熱源間

工作，若熱機(jī)對(duì)狀況作功100kJ，則從溫泉吸熱

A.823.4kJB.923.4kJC.142.9kJD.10.8kJ

2、以下表達(dá)中，哪一種是過失的？

熱不能夠自動(dòng)從低溫物體流向高溫物體。

不或許從單一熱源吸熱作功而無其余變化。

全部或許發(fā)生的宏觀過程，均向著間隔系統(tǒng)熵增大的目標(biāo)進(jìn)行。

絕熱可逆過程是恒熵過程。

3、理想氣體與溫度為T的大熱源接觸作等溫膨脹吸熱Q，所作的功是在相同溫度下變到

相同終態(tài)的最大功的20%，則系統(tǒng)的熵變成

A.Q/TB.-Q/TC.5Q/TD.Q/5T

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4、系統(tǒng)經(jīng)不能夠逆循環(huán)過程，則有

A.S=0，S隔<0C.S>0，S環(huán)<0

B.S>0，S環(huán)=0D.S=0，S隔>0

5、使勁連忙推進(jìn)氣筒活塞而壓縮氣體，若看作絕熱過程，則過程熵變

A.小于零B.大于零C.等于零D.不能夠判斷

6、過冷水的熱容比同溫度下的冰要大，則過冷水凝固成冰的相變過程的熵變〔絕對(duì)值〕比

水凝固成冰的平衡相變過程的熵變

A.大B.小C.相同D.沒法定

7、一系統(tǒng)經(jīng)過A、B、C三條不同樣樣的路子由一致始態(tài)出發(fā)至一致終態(tài)。此中A、B為可

逆路子，C為不能夠逆路子，則以下有關(guān)系統(tǒng)的熵變S的七個(gè)等式為：〔QA、QB、QC辯解為

三過程中系統(tǒng)吸取的熱〕此中過失的選項(xiàng)是

A.(5)，(6)B.(1)，(4)C.(2)，(3)D.(5)，(7)

8、在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，90℃的液態(tài)水氣化為90℃的水蒸氣，系統(tǒng)的熵變將：

A.小于零B.大于零C.等于零D.不能夠判斷

9、373.15K、下水揮發(fā)為水蒸氣，這過程中以下何者為零？

A.UB.SC.GD.H

、在爆炸反應(yīng)中，可用來判斷過程目標(biāo)的是

A.GB.SC.AD.不存在11、理想氣體自狀態(tài)p1、V1、T等溫膨脹到p2、V2、T此過程A與G間的關(guān)系：A.A=GB.A>GC.A<GD.無判斷關(guān)系12.在凝固點(diǎn)，液體凝固為固體，在定壓下高升溫度時(shí)，該過程的G值將：A.增大B.減少C.不變D.不能夠定已知C2H2(g)和C6H6(l)的-1-113.(298K)辯解為209.2lkJ·mol和123.1kJ·mol。

在25℃、下可否用乙炔合成苯？

A.不能夠夠B.能夠C.不能夠判斷D.升溫才能夠

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14.對(duì)理想氣體，的值等于

A.V/RB.V/nRC.V/CvD.V/Cp

15.依據(jù)麥克斯韋關(guān)系等于

A.C.

B.D.

答案：

1：B、2：C、3：C、4：D、5：B、6：A、7：D、8：B、9：C、10：B、11：A、12：B、13：

B、14：D、15：B

測(cè)試Ⅱ

選擇題(共10小題,每題2分)

1、有三個(gè)大熱源，其溫度T3>T2>T1，現(xiàn)有一熱機(jī)在下邊兩種不同樣樣狀況下工作：

從T3熱源吸熱Q循環(huán)一周對(duì)外做功W1，放給T1熱源熱量為〔Q-W1〕；

(2)T3熱源先將Q傳給T2熱源，熱機(jī)從T2熱源吸熱Q后循環(huán)一周，對(duì)外做功W2，放給T1熱源〔Q-W2〕熱量。

則上述兩過程中功的大小為：

A.W1=W2B.W1>W2C.W1<W2D.W1≥W2

2、某單原子理想氣體的，溫度由T1變到T2時(shí)，等壓過程系統(tǒng)的熵變Sp與

等容過程熵變Sv之比是：

A.1:1B.2:1C.3:5D.5:3

3、在物質(zhì)的量恒定的S－T圖中，經(jīng)過某點(diǎn)能夠辯解作出等容線和等壓線，其斜率辯解

為，則在該點(diǎn)兩曲線的斜率關(guān)系是

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A.X<YB.X=YC.X>YD.無定值

4、從熱力學(xué)基本關(guān)系式可導(dǎo)出等于：

A.B.C.D.5、以下過程均為等溫等壓過程，依據(jù)公式dG=-SdT+Vdp計(jì)算得G=0，此結(jié)論能用于下述何過程？A.-5℃、H2O(S)→-5℃、H2O(l)等溫、等壓、Wf=0的化學(xué)反應(yīng)A+B→C+D

等溫、等壓下食鹽溶解于水

D.100℃、H2O(l)→100℃、H2O(g)

6、1mol理想氣體在室溫下進(jìn)行恒溫不能夠逆膨脹〔Q=0〕，使系統(tǒng)體積增大一倍，則

為A.5.76，-5.76，0C.0，0，0B.5.76，0，5.76D.0，5.76，5.767、2molH2和2molCl2在絕熱鋼筒內(nèi)反應(yīng)生成HCl(g)，初步時(shí)為常溫常壓。則A.B.

C.

D.

8、25℃時(shí)，1mol理想氣體等溫膨脹，壓力從10變到，系統(tǒng)吉布斯函數(shù)G