02-热力学第二定律Word版
二、热力学第二定律(601题)
一、选择题 ( 共152题 )
1. 1 分 (0624)
理想气体绝热向真空膨胀，则： ( )
(A) ΔS = 0，W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0
(C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG = 0
2. 1 分 (0671)
熵变S是：
(1) 不可逆过程热温商之和
(2) 可逆过程热温商之和
(3) 与过程无关的状态函数
(4) 与过程有关的状态函数
以上正确的是：( )
(A) 1,2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4
3. 2 分 (0675)
理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中体系的熵变?S
体
及环境的熵
变?S
环
应为：（）
(A) ?S
体>0，?S
环
=0 （B）?S
体
<0，?S
环
=0
(C) ?S
体>0，?S
环
<0 （D）?S
体
<0，?S
环
>0
4. 2 分 (0693)
下列四种表述：
(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH相变/T相变
(2) 体系经历一自发过程总有 d S > 0
(3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向
(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零
两者都不正确者为： ( )
(A) (1)，(2) (B) (3)，(4)
(C) (2)，(3) (D) (1)，(4)
5. 2 分 (0694)
有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作：
(1) 从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(Q-W1)
(2) T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周, 对外作功
W2，放给T1热源 (Q-W2) 的热量
则上述两过程中功的大小为： ( )
(A) W1> W2 (B) W1= W2 (C) W1< W2 (D) W1≥W2
6. 1 分 (0695)
求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS时，可以通过以下哪个途径求得？ ( )
(A) 始终态相同的可逆绝热过程
(B) 始终态相同的可逆恒温过程
(C) 始终态相同的可逆非绝热过程
(D) (B) 和 (C) 均可
7. 2 分 (0696)
理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( )
(A) 可以从同一始态出发达到同一终态
(B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态
(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确
(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定
8. 1 分 (0699)
对于孤立体系中发生的实际过程，下列各式中不正确的是： ( )
(A) W = 0 (B) Q = 0 (C) ΔS > 0 (D) ΔH = 0
9. 2 分 (0705)
理想气体从状态 I 经自由膨胀到状态 II，可用哪个热力学判据来判断该过程的自发
性？ ( )
(A) ΔH (B) ΔG (C) ΔS (D) ΔU
10. 2 分 (0733)
p$，100℃下，1mol H2O(l)与 100℃大热源接触，使水在真空容器中汽化为 101.325 kPa
的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示ΔU，
ΔH，ΔS，ΔG，ΔF，下列答案哪个是正确的？( )
11. 1 分 (0739)
对实际气体的节流膨胀过程，有 ( )
(A) ΔH = 0 (B) ΔS = 0 (C) ΔG = 0 (D) ΔU = 0
12. 1 分 (0742)
H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程： ( )
(A) ΔH = 0 (B) ΔU = 0 (C) ΔS = 0 (D) ΔG = 0
13. 1 分 (0744)
选择正确答案，将其标号字母填入括号内。
理想气体恒压膨胀，其熵值如何变化？ ( )
(A) 不变 (B) 增大 (C) 减小 (D) 不能确定
14. 2 分 (0746)
恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量
中何者一定大于零？ ( )
(A) ΔU(B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG
15. 1 分 (0747)
在p $，273.15 K下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？ ( )
(A) ΔU(B) ΔH
(C) ΔS (D) ΔG
16. 2 分 (0754)
下列表达式中不正确的是：
(A) (U/V)S = -p（适用于任何物质）
(B) d S = Cp dln(T/K)- nR dln(p/p$) （适用于任何物质）
(C) (S/V)T = (p/T)V（适用于任何物质）
(D) (U/p)T = 0 （适用于理想气体）
17. 2 分 (0757)
理想气体的 atto 循环由下面四个可逆步骤构成：
(A) 气体绝热可逆压缩
(B) 恒容升温，气体从环境吸热
(C) 气体经绝热膨胀作功
(D) 恒容降温回到原态
该循环过程的T－S图为： ( )
18. 1 分 (0758)
已知某可逆反应的 (Δr H m/T)p= 0，则当反应温度降低时其熵变Δr S m： ( )
(A) 减小 (B) 增大 (C) 不变 (D) 难以判断
19. 1 分 (0768)
水在 100℃，p$下沸腾时，下列各量何者增加？ ( ) (A) 熵 (B) 汽化热
(C) 吉布斯自由能 (D) 蒸气压
20. 1 分 (0772)
在绝热条件下，用大于气筒内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变为： ( )
(A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定
21. 2 分 (0774)
一体系经过 A,B,C 三条不同的途径由同一始态出发至同一终态。其中 A,B 为可逆途
径，C 为不可逆途径，则下列有关体系的熵变ΔS的七个等式为：（Q A，Q B，Q C分别为三过程
中体系吸的热）
其中错误的是： ( )
(A) (5)，(6) (B) (1)，(4) (C) (2)，(3) (D) (5)，(7)
22. 1 分 (0776)
在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，体系的热力学函数变化值在下列结论中正
确的是: ( )
(A) ΔU= 0 (B) ΔF= 0 (C) ΔS= 0 (D) ΔG = 0
23. 1 分 (0785)
将 1 mol 甲苯在 101.325 kPa，110 ℃（正常沸点）下与 110 ℃的热源接触，使它向
真空容器中汽化，完全变成 101.325 kPa 下的蒸气。该过程的： ( )
(A) Δvap S m= 0 (B) Δvap G m= 0 (C) Δvap H m= 0 (D) Δvap U m= 0
24. 2 分 (0787)
单原子分子理想气体的C V, m=(3/2)R,温度由T1变到T2时，等压过程体系的熵变ΔS p与等
容过程熵变ΔS V之比是： ( )
(A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 3
25. 2 分 (0800)
纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( )
(A) Δvap U$=Δvap H$，Δvap F$=Δvap G$，Δvap S$> 0
(B) Δvap U$<Δvap H$，Δvap F$<Δvap G$，Δvap S$> 0
(C) Δvap U$>Δvap H$，Δvap F$>Δvap G$，Δvap S$< 0
(D) Δvap U$<Δvap H$，Δvap F$<Δvap G$，Δvap S$< 0
26. 2 分 (0630)
夏季在四周均绝热的室内将电冰箱门打开,接通电源,则室内的温度将：( )
（A）降低 (B) 升高 (C) 不变 (D) 不能确定是升高还是降低
27. 2 分 (0805)
2 mol H2和 2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体，起始时为常温常压。则：( )
(A) Δr U = 0，Δr H = 0，Δr S > 0，Δr G < 0
(B) Δr U < 0，Δr H < 0，Δr S > 0，Δr G < 0
(C) Δr U = 0，Δr H > 0，Δr S > 0，Δr G < 0
(D) Δr U > 0，Δr H > 0，Δr S = 0，Δr G > 0
28. 2 分 (0843)
可以用U -S坐标对气体循环过程作出图解，指出下面哪一个图代表理想气体经历
卡诺循环的U -S图。( )
(A) 等温膨胀 (B) 绝热膨胀
(C) 等温压缩 (D) 绝热压缩
29. 2 分 (0844)
在等温等压下进行下列相变：
H2O (s,-10℃, p$) = H2O (l,-10℃, p$)
在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( )
(1) ?δQ/T= Δfus S
(2) Q= Δfus H
(3) Δfus H/T= Δfus S
(4) －Δfus G = 最大净功
(A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2)
30. 2 分 (0845)
室温下，10p$的理想气体绝热节流膨胀至 5p$的过程有：
(1) W > 0 (2) T1> T2
(3) Q= 0 (4) ΔS > 0
其正确的答案应是： ( )
(A) (3)，(4) (B) (2)，(3) (C) (1)，(3) (D) (1)，(2)
31. 2 分 (0846)
1 mol 理想气体在室温下进行恒温不可逆膨胀 (Q = 0 )，使体系体积增大一倍，则有：
ΔS体系/J·K-1·mol-1; ΔS环境/J·K-1·mol-1; ΔS隔离/J·K-1·mol-1
( )
(A) 5.76 - 5.76 0
(B) 5.76 0 5.76
(C) 0 0 0
(D) 0 5.76 5.76
32. 2 分 (0847)
101.325 kPa，-5℃时，H2O(s)??→H2O(l)，其体系熵变： ( )
(A) Δfus S体系＞0 (B) Δfus S体系＜ 0
(C) Δfus S体系≤0 (D) Δfus S体系＝ 0
33. 1 分 (0851)
在 270 K,101.325 kPa 下，1 mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰，则
体系及环境的熵变应为：
( )
(A) ΔS体系< 0 ，ΔS环境< 0 (B) ΔS体系< 0 ，ΔS环境> 0
(C) ΔS体系> 0 ，ΔS环境< 0 (D) ΔS体系> 0 ，ΔS环境> 0
34. 1 分 (0852)
物质的量为n的理想气体从T1, p1, V1变化到T2, p2, V2，下列哪个公式不适用 (设C V, m为
常数)？ ( )
(A) ΔS = nC p, m ln(T1/T2) + nR ln(p2/p1)
(B) ΔS = nC V, m ln(p2/p1) + nC p,m ln(V2/V1)
(C) ΔS = nC V, m ln(T2/T1) + nR ln(V2/V1)
(D) ΔS = nC p, m ln(T2/T1) + nR ln(p1/p2)
35. 1 分 (0854)
用 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀），求得ΔS = 19.16 J·K-1，则体系的
吉布斯自由能变化为：
( )
(A) ΔG= 19.16 J (B) ΔG < 19.16 J
(C) ΔG > 19.16 J (D) ΔG = 0
36. 2 分 (0867)
在 101.325 kPa 压力下，1.5 mol H 2O(l) 由 10℃ 升至 50℃，已知 H 2O(l) 的平均摩
尔定压热容为 75.295 J· K -1· mol -1，则此过程中体系的熵变为：
( )
(A) 6.48 J· K -1 (B) 1.8225 k J· K -1
(C) 78.94 J· K -1 (D) 14.93 J· K -1
37. 2 分 (0868)
(1) 理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀，吸热Q ，所作的功是变到相同终
态的最大功的 20％，则体系的熵变为： ( )
(A) Q /T (B) 0
(C) 5Q /T (D) - Q /T
(2) 体系经历一个不可逆循环后 ( )
(A) 体系的熵增加 (B) 体系吸热大于对做作的功
(C) 环境的熵一定增加 (D) 环境的内能减少
38. 2 分 (0869)
(1) NaOH 溶解于水
(2) 水溶液中，Ag ++ 2NH 3(g)
??→[Ag(NH 3)2]+
(3) HCl 气体溶于水，生成盐酸 (4) 2KClO 3(s) ??→2KCl(s) + 3O 2(g) (5) NH 4Cl(s) ??→NH 3(g) + HCl(g) 上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是： ( )
(A) (2)，(3) (B) (1)，(4)
(C) (4)，(5) (D) (1)，(2)
39. 2 分 (0872)
某化学反应在300 K, p 下于烧杯中进行，放热 60 kJ·mol -1，若在相同条件下安排成
可逆电池进行，吸热 6 kJ·mol -1，则 ( )
(1) 该体系的熵变为：
(A) –200 J·K -1·mol -1 (B) 200 J·K -1·mol -1
(C) –20 J·K -1·mol -1 (D) 20 J·K -1·mol -1
(2) 当反应进度 = 1mol 时，可能做的最大非膨胀功为： ( )
(A) -54 kJ (B) 54 kJ (C) -66 kJ (D) 66 kJ
40. 1 分 (0875)
在绝热恒容的反应器中，H 2和 Cl 2化合成 HCl ，此过程中下列各状态函数的变化值哪个
为零？ ( )
(A) Δr U m (B) Δr H m (C) Δr S m (D) Δr G m
41. 2 分 (0876)
1mol 理想气体从p 1,V 1,T 1分别经：
(1) 绝热可逆膨胀到p 2,V 2,T 2
(2) 绝热恒外压下膨胀到/2p ,/2V ,/2
T 若p 2=/
2p ,则： ( ) (A) /
2T =T 2, /2V =V 2, /2S =S 2 (B) /2T >T 2, /2V 42. 2 分 (0889) 理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变S 体及环境熵变S 环 应为： ( ) (A) S 体> 0 , S 环< 0 (B) S 体< 0 , S 环> 0 (C) S 体> 0 , S 环= 0 (D) S 体< 0 , S 环= 0 43. 2 分 (0890) 理想气体在绝热条件下,经恒外压压缩至稳定,此变化中的体系熵变S 体及环境熵变 S 环 应为： ( ) (A) S 体> 0 , S 环< 0 (B) S 体< 0 , S 环> 0 (C) S 体> 0 , S 环= 0 (D) S 体< 0 , S 环= 0 44. 2 分 (0891) 在101.3 kPa 下,110℃的水变为110℃水蒸气,吸热Q p ,在该相变过程中下列哪个关系式 不 成立? ( ) (A) S 体> 0 (B) S 环不确定 (C) S 体+S 环> 0 (D) S 环< 0 45. 2 分 (0892) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内,其中左气室内氧气状态为p 1=101.3 kPa , V 1=2 dm 3,T 1=273.2 K ；右气室内状态为p 2=101.3 kPa,V 2=1 dm 3,T 2=273.2 K ；现将气室中间的隔板 抽掉,使两部分气体充分混合。此过程中氧气的熵变为： ( ) (A) S > 0 (B) S < 0 (C) S = 0 (D) 都不一定 46. 2 分 (0893) 1 mol 理想气体向真空膨胀,若其体积增加到原来的10倍,则体系、环境和孤立体系的 熵变应分别为： ( ) (A) 19.14 J·K -1, -19.14 J·K -1 , 0 (B) -19.14 J·K -1, 19.14 J·K -1 , (C) 19.14 J·K -1, 0 , 19.14 J·K -1 (D) 0 , 0 , 0 47. 2 分 (0894) 1 mol Ag(s)在等容下由273.15 K 加热到303.15 K,已知在该温度区间内Ag(s)的 C V , m /J·K -1·mol -1=24.48,则其熵变为： ( ) (A) 2.531 J·K -1 (B) 5.622 J·K -1 (C) 25.31 J·K -1 (D) 56.22 J·K -1 48. 1 分 (0895) 理想气体的物质的量为n ,从始态A(p 1,V 1,T 1)变化到状态B(p 2,V 2,T 2)，其熵变的计算公 式可用： ( ) (A) S =nR ln(p 2/p 1)+ 21(T T ?C p d T /T ) (B) S =nR ln(p 1/p 2)-21(T T ?C p d T /T ) (C) S =nR ln(V 2/V 1)+ 21(T T ?C V d T /T ) (D) S =nR ln(V 2/V 1)-2 1(T T ?C V d T /T ) 49. 1 分 (0896) 对理想气体等温可逆过程,其计算熵变的公式是： ( ) (A) S=nRT ln(p1/p2) (B) S=nRT ln(V2/V1) (C) S=nR ln(p2/p1) (D) S=nR ln(V2/V1) 50. 1 分 (0900) 固体碘化银(AgI)有α和β两种晶型,这两种晶型的平衡转化温度为419.7 K,由α型 转化为β型时,转化热等于6462 J·mol-1,由型转化为β型时的S应为： ( ) (A) 44.1 J (B) 15.4 J (C) -44.1 J (D) -15.4 J 51. 1 分 (0901) 统计力学中，下列说法正确的是： ( ) (A) 热力学概率的数值只能在0 ~1 之间 (B) 数学概率的数值只能在 0 ~1 之间 (C) 热力学概率等同于数学概率 (D) 数学概率的数值很大 52. 1 分 (0904) 根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大？ ( ) (A) 水蒸气冷却成水 (B) 石灰石分解生成石灰 (C) 乙烯聚合成聚乙烯 (D) 理想气体绝热可逆膨胀 53. 2 分 (0908) CO 理想气体的摩尔统计熵S m(统计)、摩尔量热熵S m(量热)与残余熵S m(残余)之间的关 系近似为: ( ) (A) S m(残余)=S m(统计)-S m(量热) (B) S m(残余)=S m(统计)+S m(量热) (C) S m(残余)+S m(统计)=S m(量热) (D) S m(残余)-S m(统计)=S m(量热) 54. 2 分 (0909) 在固态时,CO 分子有两种可能的取向,若这两种取向的分布是均衡的,则L个 CO 分子的 总取向构型态数为： ( ) (A) 2L/[L] (B) (1/2)L/[L] (C) 2L/[L] (D) (1/2)L/[L] 55. 2 分 (0910) 在一容器(是由体积相等的两部分构成)内,置入1 mol理想气体,这1 mol理想气体分子 全部处在一方的数学概率等于： ( ) (A) (1/2)L/[L] (B) 2L/[L] (C) (1/2)L/[L] (D) 2L/[L] 56. 5 分 (0912) 一绝热容器分成两部分,分别置入同温、同压的1 mol O2和3 mol N2(均为理想气体), 抽去隔板使两气体混合达到平衡,则终态与始态热力学概率之比(2:1)为： ( ) 57. 2 分 (0914) 某体系分A,B两部分，这两部分的热力学概率分别为ΩA和ΩB，则整个体系的微观状 态数Ω与ΩA，ΩB的关系为：（）（A）Ω=ΩAΩB（B）Ω=ΩB /ΩA （C）Ω=ΩA +ΩB（D）Ω=ΩB–ΩA 58. 2 分 (0915) 将一个容器用隔板隔成体积相等的两部分,在一侧充入1 mol理想气体,另一侧抽成真 空。当抽去隔板后,气体充满全部容器。则开始气体在一侧的数学概率和气体充满全部容器 的数学概率分别为：（） (A) 1, ()12L (B) 1,2L (C) ()12 L ,1 (D) 2L ,1 59. 1 分 (0934) 在不作非体积功的封闭体系内,过程的ΔF 。 ( ) (A) 小于零 (B) 大于零 (C) 等于零 (D) 不能判定ΔF 的符号 60. 2 分 (0935) 理想气体等温过程的ΔF 。 ( ) (A) >ΔG (B) <ΔG (C) =ΔG (D) 不能确定 61. 1 分 (0937) 封闭体系中，若某过程的ΔF = 0，应满足的条件是： ( ) (A) 绝热可逆，且 W f = 0 的过程 (B) 等容等压，且 W f = 0 的过程 (C) 等温等压，且 W f = 0 的可逆过程 (D) 等温等容，且 W f = 0 的可逆过程 62. 2 分 (0939) 在300℃时,2 mol 某理想气体的吉布斯自由能G 与赫姆霍兹自由能F 的差值为：( ) (A) G -F =1.247 kJ (B) G -F =2.494 kJ (C) G -F =4.988 kJ (D) G -F =9.977 kJ 63. 2 分 (0940) 理想气体自状态p 1,V 1,T 等温膨胀到p 2,V 2,T , 此过程的ΔF 与ΔG 的关系是： ( ) (A) ΔF >ΔG (B) ΔF <ΔG (C) ΔF =ΔG (D) 无确定关系 64. 2 分 (0960) 正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的Δvap G $值应如何 变化？ ( ) (A) Δvap G $＝ 0 (B) Δvap G $≥ 0 (C) Δvap G $＜ 0 (D) Δvap G $＞ 0 65. 1 分 (0971) 1×10-3 kg 水在 373 K ，101 325 Pa 的条件下汽化为同温同压的水蒸气，热力学函数 变量为 ΔU 1，ΔH 1和 ΔG 1；现把 1×10-3 kg 的 H 2O （温度、压力同上）放在恒 373 K 的 真空箱中，控制体积，体系终态蒸气压也为101 325 Pa ，这时热力学函数变量为ΔU 2，ΔH 2 和 ΔG 2。问这两组热力学函数的关系为： ( ) (A) ΔU 1> ΔU 2， ΔH 1> ΔH 2， ΔG 1> ΔG 2 (B) ΔU 1< ΔU 2， ΔH 1< ΔH 2， ΔG 1< ΔG 2 (C) ΔU 1= ΔU 2， ΔH 1= ΔH 2， ΔG 1= ΔG 2 (D) ΔU 1= ΔU 2， ΔH 1> ΔH 2， ΔG 1= ΔG 2 66. 2 分 (0976) 在凝固点，液体凝结为固体（设液体密度小于固体密度）,在定压下升高温度时，该过程 的Δl s G 值将： ( ) (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能确定 67. 2 分 (0977) 25℃时，1 mol 理想气体等温膨胀，压力从 10p $变到p $，体系吉布斯自由能变化多少？ ( ) (A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 kJ 68. 1 分 (0979) 1 mol 理想气体，始态和终态如下： 此体系的吉布斯自由能变化： ( ) (A) ΔG ＜ 0 (B) ΔG ＝ 0 (C) ΔG ＞ 0 (D) 不能确定 69. 2 分 (0983) 在一简单的(单组分,单相,各向同性)封闭体系中,恒压只做膨胀功的条件下,吉布斯自 由能值随温度升高如何变化? ( ) (A) (G /T )p > 0 (B) (G /T )p < 0 (C) (G /T )p = 0 (D) 视具体体系而定 70. 2 分 (1003) 在标准压力p 下,383.15 K 的水变为同温下的蒸气,吸热Q p 。该相变过程中,哪个关系式 不能成立? ( ) (A) ΔG < 0 (B) ΔH = Q p (C) ΔS I S O < 0 (D) ΔS I S O > 0 71. 5 分 (1004) 某气体的状态方程为p [(V /n )-b ]=RT ,式中b 为常数, n 为物质的量。若该气体经一等温 过程,压力自p 1变至p 2,则下列状态函数的变化,何者为零? ( ) (A) ΔU (B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG 72. 2 分 (1010) 2 mol 液态苯在其正常沸点(353.2 K)和101.325 kPa 下蒸发为苯蒸气，该过程的Δvap F 等于 ( ) (A) 23.48 kJ (B) 5.87 kJ (C) 2.94 kJ (D) 1.47 kJ 73. 1 分 (1022) (G /p i ,)T n = (H /p i ,)S n ,该式使用条件为： ( ) (A) 等温过程 (B) 等熵过程 (C) 等温等熵过程 (D) 任何热力学均相平衡体系 , W f = 0 74. 1 分 (1026) 下列函数中为强度性质的是： (A) S (B) (G /p )T (C) (U /V )T (D) C V 75. 2 分 (1027) 某气体的状态方程为pV m = RT +αp ，其中α为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其 内能： ( ) (A) 不变 (B) 增大 (C) 减少 (D) 不能确定 76. 2 分 (1028) 从热力学基本关系式可导出 (U /S )V 等于： ( ) (A) (H /S )p (B) (F /V )T (C) (U /V )S (D) (G /T )p 77. 2 分 (1029) 某气体状态方程为p =f (V )T ，f (V ) 仅表示体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V 的 增加而： ( ) 思 考 题 8-1 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的. (A) 热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体. (B) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功. (C) 气体能够自由膨胀，但不能自动收缩. (D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，反之则不行. [ C ] 8-2 有人说： “不可逆过程就是不能往反方向进行的过程” 对吗？为什么？ ［不可逆过程并不是一定不能往反方向进行的过程,而是往反方向进行的过程中用任何 方法都不能使系统和外界同时复原］ 8-3 有人设计一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1800 J ，向 300 K 的低温热源放热 800 J．同时对外作功 1000 J，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力学第一定律． (B) 可以的，符合热力学第二定律． (C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量． (D) 不行的，这个热机的效率超过理论值． ［ D ］ ［卡诺热机效率最大: % 25 1 1 2 = - = T T h ］ 8-4 某人设想一台可逆卡诺热机， 循环一次可以从400K 的高温热源吸热1800J， 向300K 的低温热源放热 800J， 同时对外作功 1000J. 试分析这一设想是否合理？为什么？[ 违背熵 增原理 ] 8-5 下列过程是否可逆，为什么？ (1) 通过活塞(它与器壁无摩擦)，极其缓慢地压缩绝热容器中的空气； (2) 用旋转的叶片使绝热容器中的水温上升(焦耳热功当量实验)． 解:(1)是可逆过程。此过程是无损耗的准静态过程，当活塞(它与器壁无摩擦)，极其缓慢地 绝热膨胀时，系统和外界都可复原，故是可逆过程。 （2）是不可逆过程。功可完全转化为热，但在无外界影响下，热能却不能完全转化为 机械能。 8-6 关于可逆过程和不可逆过程的判断： (A) 可逆热力学过程一定是准静态过程． (B) 准静态过程一定是可逆过程． (C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． (D) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程． 以上四种判断，其中正确的是哪些？ [ A，D ] 第二章热力学第二定律 一、单选题 1) 理想气体绝热向真空膨胀，则（） A. ?S = 0，?W = 0 B. ?H = 0，?U = 0 C. ?G = 0，?H = 0 D. ?U =0，?G =0 2) 对于孤立体系中发生的实际过程，下式中不正确的是（） A. W = 0 B. Q = 0 C. ?S > 0 D. ?H = 0 3) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则（） A. 可以从同一始态出发达到同一终态。 B. 不可以达到同一终态。 C. 不能确定以上A、B中哪一种正确。 D. 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定。 4) 1mol，100℃及p?下的水向真空蒸发为p?，373K的水蒸汽，过程的△A为( )K J A. 0 B. 0.109 C.-3.101 D.40.67 5) 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。 6) 将氧气分装在同一气缸的两个气室内，其中左气室内氧气状态为p1=101.3kPa，V1=1dm3,T1=273.2K;右气室内状态为p2=101.3kPa,V2=1dm3,T2=273.2K；现将气室中间的隔板抽掉，使两部分气体充分混合。此过程中氧气的熵变为： ( ) A. ?S >0 B. ?S <0 C. ?S =0 D. 都不一定 7)1mol理想气体向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系、环境和孤立体系的熵变分别为( )J·K-1 A. 19.14, -19.14, 0 B. -19.14, 19.14, 0 C. 19.14, 0, 19.14 D. 0 , 0 , 0 8) 1 mol，373 K，p?下的水经下列两个不同过程变成373 K，p?下的水蒸汽，(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发，这两个过程中功和热的关系为：( ) (A) W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1> Q2 (C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2 9)封闭系统中, W'= 0，恒温恒压下的化学反应可用( )计算系统的熵变. A. ΔS＝Q／T; B. ΔS＝ΔH／T; C. ΔS＝(ΔH－ΔG)／T D. ΔS＝nRln( V2／V1) 10) 理想气体经历等温可逆过程，其熵变的计算公式是：( ) A. ?S =nRT ln(p1/p2) B. ?S =nRT ln(V2/V1) C. ?S =nR ln(p2/p1) D. ?S =nR ln(V2/V1) 11) 固体碘化银(AgI)有α和β两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为419.7K，由α型转化为β型时，转化热等于6462J·mol-1，由α型转化为β型时的熵变?S 应为：( ) J·K-1 A. 44.1 B. 15.4 C. －44.1 D. －15.4 12) dA= -SdT-PdV适用的过程是（）。 A．理想气体向真空膨胀B．-10℃，100KPa下水凝固为冰 C．N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g)未达平衡D．电解水制取氧 13) 封闭系统中发生等温等压过程时,系统的吉布斯函数改变量△G等于（） A.系统对外所做的最大体积功, B. 可逆条件下系统对外所做的最大非体积功, C.系统对外所做的最大总功, D. 可逆条件下系统对外做的最大总功. 14) 在p?下，373K的水变为同温下的水蒸汽。对于该变化过程，下列各式中哪个正确：( ) A.?S体+?S环> 0 B. ?S体+?S环 < 0 C.?S体+?S环 = 0 D. ?S体+?S环的值无法确定 15) 某体系等压过程A→B的焓变?H与温度 T无关，则该过程的：（） (A) ?U与温度无关 (B) ?S与温度无关 (C) ?A与温度无关；(D) ?G与温度无关。 16) 1mol理想气体从p1,V1,T1分别经：(1) 绝热可逆膨胀到p2,V2,T2；(2) 绝热恒外压下膨胀到p2′,V2′,T2′，若p2 = p2′ 则：( ) A.T2′= T2, V2′= V2, S2′= S2 B.T2′> T2, V2′< V2, S2′< S2 C.T2′> T2, V2′> V2, S2′> S2 D.T2′< T2, V2′< V2, S2′< S2 1引言 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。19蒸汽机的发明,使提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺从理论上研究了热机的效率问题. 卡诺的理论已经深含了热力学第二定律的基本思想，但由于受到热质说的束缚，使他当时未能完全探究到问题的底蕴。这时，有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功，这被称为第二类永动机。1850 年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。不久，1851年开尔文又提出：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响；或不可能用无生命的机器把物质的任何部分冷至比周围最低温度还低，从而获得机械功。这就是热力学第二定律的“开尔文表述”。在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。热力学第二定律的各种表述以不同的角度共同阐述了热力学第二定律的概念，完整的表达出热力学第二定律的建立条件并且引出了热力学第二定律在其他方面的于应用及意义。 2热力学第二定律的建立及意义 2.1热力学第二定律的建立 热力学第二定律是在研究如何提高热机效率的推动下, 逐步被人们发现的。但是它的科学价值并不仅仅限于解决热机效率问题。热力学第二定律对涉及热现象的过程, 特别是过程进行的方向问题具有深刻的指导意义它在本质上是一条统计规律。与热力学第一定律一起, 构成了热力学的主要理论基础。 18世纪法国人巴本发明了第一部蒸汽机,后来瓦特改进的蒸汽机在19 世纪得到广泛地应用, 因此提高热机效率的问题成为当时生产领域中的重要课题之一. 19 世纪20 年代, 法国工程师卡诺(S.Carnot, 1796～ 1832) 从理论上研究了热机的效率问题。 第二章 热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系 统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中 的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学 第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做 习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这 个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变 化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云， 降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的 名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之 间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种 形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热） 的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为 第十八章 热力学第二定律 一、选择题 18.1、热力学第二定律表明[ ] (A) 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响 (B) 在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外作的功 (C) 摩擦生热的过程是不可逆的 (D) 热量不可能从低温物体传到高温物体 18.2、功与热的转变过程中，下面的叙述不正确的是[ ] (A) 不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸收热量，使之完全变为有用功而其它物体不发生变化 (B) 可逆卡诺循环的效率最高但恒小于1 (C) 功可以全部变为热量，而热量不能完全转化为功 (D) 绝热过程对外做功，则系统的内能必减少 18.3、在327c ?的高温热源和27c ?的低温热源间工作的热机，理论上的最大效率为[ ] (A) 100% (B) 92% (C) 50% (D) 10% (E) 25% 18.4、1mol 的某种物质由初态（01,P T ）变化到末态（02,P T ），其熵变为[ ] (A) 0 (B) 21T V T C dT T ? (C) 21T P T C dT T ? (D) 21V V P dV T ? 18.5、下列结论正确的是[ ] (A) 不可逆过程就是不能反向进行的过程 (B) 自然界的一切不可逆过程都是相互依存的 (C) 自然界的一切不可逆过程都是相互独立的，没有关联 (D) 自然界所进行的不可逆过程的熵可能增大可能减小 二、填空题 18.6、热力学第二定律的两种表述分别是 (1) ；(2）。 18.7、第二类永动机不可能制成是因为 它违背了。 18.8、任意宏观态所对应的，称为该宏观态的热力学概率。 18.9、对于孤立体系，各个微观状态出现的概率。 18.10、热力学第二定律表明自然界与热现象有关的过程都是。开尔文表述表明了过程是不可逆的，克劳修斯表述表明过程是不可逆的。 三、计算和证明题 18.11、证明：等温线与绝热线不可能有两个交点。 18.12、证明：两条绝热线不可能相交。 18.13、证明开尔文表述与克劳修斯表述的等价性。 18.14、若要实现一密闭绝热的房间冷却，是否可以将电冰箱的门打开由电冰箱的运转实现？ 18.15、νmol的理想气体经绝热自由膨胀后体积由V变到2V，求此过程的熵变。 18.16、将1Kg，20c?的水放到500c?的炉子上加热，最后达到100c?，已知水的比热是3 4.1810/() J Kg K ??，分别求炉子和水的熵变。 18.17、用两种方法将1mol双原子理想气体的体积由V压缩至体积为V/2；（1）等压压缩；（2）等温压缩；试计算两种过程的熵变。 18.18、1mol理想气体由初态（ 1,T 1 V）经某一过程到达末态（ 2 , T 2 V），求熵变。 第六章热力学定理在经济中的应用及说明“如果熵修正到可以包括存储信息的算法信息量（AIC）时，那么热力学第二定律就在任何时候也不能有丝毫违背”------盖尔曼 现代观察宇宙中人类所掌握的所有科学技术知识在物质宇宙中，现有尺度下都没有违反热力学的第一、第二定理。人类作为已知自然界中由物质组成的活动最有序、熵值最低的生物，更应该服从热力学定理，而且热力学定理在人类活动中的会有更复杂的表现。现代我先简单的介绍一下热力学有关概念,然后依照上文的推断对于热力学定律在经济中的运用加以说明。 前几章以就在人类耗散机构的几个概念进行分析与从新定义。我在这一节中进行总结应用。 财富定义：含有可以使人意识熵值移动的能量载体。 科学的定义：科学是描述能量流动规律的学说。 技术的定义：把自然界的非空能转入人类社会的手段与方法。 意识熵值定义：描述在人类社会中各个耗散体系无序程度的物理量。 人类耗散机构：有人生存的区域。他是以这个区域中人类状态为对象。 以下为经典物理学中在热力学符号的意义： E ----- 能量 T ----- 温度 U ----- 内能 P ----- 压强 u ----- 比能 v ----- 体积 S ----- 熵值 下面为了把热力学引入经济学，并且为研究经济学方便以上量为， E ----- 总消耗能量 P ----- 人类活动 U -----人类消耗内能 P ----- 技术行为 u ----- 人类行为 v ----- 物流 S ----- 意识熵值 T ----- 技术水平 热力学第零定律：处于相对稳定的经济耗散结构中温度不变。 在经济学中热力学第零定律应用为：在人类耗散机构中技术与周围环境不变的情况下，社会处于相对稳定的经济耗散结构中，其经济耗散的最高形式，由那一时刻的技术水平来决定。 公式表达: ?= S Pdv T MAX 在技术水平与资源平衡的时候，社会处于相对稳定的状态。也就是说人们对于资源的开采与利用，在没有发生重大变革的时候，社会体系一般不会翻生变化。同时要说,社会耗散体系发生变化也有两种根本可能。第一种可能性是技术水平上升一个档次。第二种可能性是可开采某种或多种能源的枯竭或者是相对枯竭。 现代社会技术水平的代表体系对能源的利用效率。科技是人类认识自然、改造自然的手段，又可以说是揭示自然客观发展规律的人类认识。他可以使人类了解自然的能量运动规律并掌握其规律，科技使其从非控能转变为可控能，按人类的意志所用。当技术转化非控能为人类可控能使人类意识熵值移动时，转化的能量就成为人类生活中的财富。科技可以造福于社会、民族，很多时候也可以对发现人有受益，例如：有人通过专利得到财富；有人是通过开发科学成果得到财富。人类对熵移动控制是不能超越当时人类科技所发展水平的。科技是衡量人类社会财富水平的唯一标准（包括精神财富，因为当精神财富是一种学说时，它是一种科学，而执行的过程正是技术转化的过程。）。没有任何人、任何社会、任何民族能超越当时具有的科技水平使熵移动。正如秦始皇杀人无数，但不可能用原子弹征服他国。一个古代君主可以在其君国中得到大量物质，并可为所欲为。但不能享受现代家庭所拥有电子产品所带来的方便。 热力学第一定律：一个孤立的耗散体系，其每一时刻降低其熵值的能量，永远小于其连续过程中的能量。 热力学第一定律数学表达式： V P S T E δδδ+= 第18章 热力学第一定律 (The First Law of Thermodynamics) §18.1-18.2 准静态过程 热力学第一定律 一、准静态过程 ·热力学过程：热力学系统从一个状态变化 到另一个状态 ,称为热力学过程。 ·过程进行的任一时刻，系统的状态并非平衡态。 ·热力学中，为能利用平衡态的性质，引入 准静态过程(quasi-static process) 的概 念。 1.准静态过程：系统的每一个状态都无限接近于平衡态的过程(理想化的过程)。 即准静态过程是由一系列平衡态组成的过程。 2.准静态过程是一个理想化的过程， 是实际过程的近似。 只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。所以，实际过程仅当进行得无限缓慢时才可看作是准静态过程。 3.怎样算“无限缓慢” 弛豫时间(relaxation time)τ： 系统由非平衡态到平衡态所需时间。 准静态过程 “无限缓慢”： ?t 过程进行 >> τ 例如，实际汽缸的压缩过程可看作准静态 过程， ?t 过程进行 = 0.1秒 τ = 容器线度/分子速度 = 0.1米/100米/秒 = 10-3秒 4.过程曲线 准静态过程可用过程曲线表示。 状态图(P －V 图、P －T 图、V －T 图)上 ·一个点代表一个平衡态； ·一条曲线代表一个准静态过程。 二、功、内能、热量 1.功·通过作功可以改变系统的状态。 ·功：机械功(摩擦功、体积功)电流的功、电力功、磁力功 弹力的功、表面张力的功，… ·机械功的计算(见下) 2.内能 ·内能包含系统内： (1)分子热运动的能量； (2)分子间势能和分子内的势能 (3)分子内部、原子内部运动的能量； (4)电场能、磁场能等。 过程曲线 P （只对准 《热力学第二定律》作业 1．有5mol He(g)，可看作理想气体，已知其R C m V 2 3 ,=，从始态273K ，100kPa ，变到终态298K ，1000kPa ，计算该过程的熵变。 解： 1 111 112,2121 67.86273298ln )314.825)(5(10ln )314.8)(5(ln )(ln ln 21---ΘΘ--?-=???+???=++=+=??K J K K mol K J mol p p mol K J mol T T R C n p p nR dT T C p p nR S m V T T p 2．有2mol 理想气体，从始态300K ，20dm 3，经下列不同过程等温膨胀至50dm 3，计算各过程的U ?，H ? ，S ?，W 和Q 的值。 (1) 可逆膨胀； (2) 真空膨胀； (3) 对抗恒外压100kPa 。 解：(1)可逆膨胀0=?U ，0=?H kJ dm dm K mol K J mol V V nRT W Q 57.42050ln )300)(314.8)(2(ln 3 31 112=??===-- 124.1530057.4-?=== ?K J K kJ T Q S (2) 真空膨胀 0=W ，0=?U ，0=?H ，0=Q S ?同(1)，124.15-?=?K J S (3) 对抗恒外压100kPa 。由于始态终态同(1)一致,所以U ?，H ? ，S ?同(1)。 0=?U ，0=?H 124.15-?=?K J S kJ dm dm kPa mol V p W Q 6)2050)(100)(2(33=-=?== 3．1mol N 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经如下两个等温过程，分别到达终态压力为600kPa ，分别求过程的U ?，H ? ，A ?，G ?，S ?，iso S ?， W 和Q 的值。 (1) 等温可逆压缩； (2) 等外压为600kPa 时的压缩。 解：(1) 等温可逆压缩0=?U ，0=?H J kPa kPa K mol K J mol p p nRT W Q 4443600100ln )298)(314.8)(1(ln 1121-=??===-- J W A 4443=-=? J A G 4443=?=? 190.142984443-?-=-== ?K J K J T Q S 190.142984443-?=== ?K J K J T Q S 环环 0=?+?=?环S S S iso (2) 等外压为600kPa 时的压缩，由于始态终态同(1)一致,所以U ?， H ? ，A ?，G ?，S ?同(1)。 二、热力学第二定律(601题) 一、选择题 ( 共152题 ) 1. 1 分 (0624) 理想气体绝热向真空膨胀，则： ( ) (A) ΔS = 0，W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0 (C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG = 0 2. 1 分 (0671) 熵变S是： (1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数 以上正确的是：( ) (A) 1,2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4 3. 2 分 (0675) 理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中体系的熵变?S 体 及环境的熵 变?S 环 应为：（） (A) ?S 体>0，?S 环 =0 （B）?S 体 <0，?S 环 =0 (C) ?S 体>0，?S 环 <0 （D）?S 体 <0，?S 环 >0 4. 2 分 (0693) 下列四种表述： (1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH相变/T相变 (2) 体系经历一自发过程总有 d S > 0 (3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向 (4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零 两者都不正确者为： ( ) (A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3) (D) (1)，(4) 5. 2 分 (0694) 有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作： (1) 从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(Q-W1) (2) T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周, 对外作功 W2，放给T1热源 (Q-W2) 的热量 则上述两过程中功的大小为： ( ) (A) W1> W2 (B) W1= W2 (C) W1< W2 (D) W1≥W2 6. 1 分 (0695) 求任一不可逆绝热过程的熵变ΔS时，可以通过以下哪个途径求得？ ( ) (A) 始终态相同的可逆绝热过程 (B) 始终态相同的可逆恒温过程 (C) 始终态相同的可逆非绝热过程 (D) (B) 和 (C) 均可 7. 2 分 (0696) 第一章 热力学第一定律练习题 一、判断题（说法对否）： 1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。 2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。 3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。 4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。 5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。 6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。 7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力 一定时；系统的体积与系统中水和NaCl 的总量成正比。 9．在101.325kPa 、100℃下有lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。 11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q 和W 的值一般不同，Q + W 的值一般也 不相同。 13．因Q P = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q P 与Q V 都是状态函数。 14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 16．在101.325kPa 下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想 气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。 17．1mol ，80.1℃、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa 的气态苯。已 知该过程的焓变为30.87kJ ，所以此过程的Q = 30.87kJ 。 18．1mol 水在l01.325kPa 下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C P ,m d T 。 19．因焓是温度、压力的函数，即H = f (T ,p )，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于 d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。 20．因Q p = ΔH ，Q V = ΔU ，所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W 。 21．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。 25．1mol 理想气体经绝热不可逆过程由p 1、V 1变到p 2、V 2， 则系统所做的功为 V p C C V p V p W =--=γγ，11122。 26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 27．(?U /?V )T = 0 的气体一定是理想气体。 28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U /?p )V = 0，(?U /?V )p = 0。 29．若规定温度T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下 第六章热力学第二定律 6-1 设每小时能造冰m克，则m克25℃的水变成－18℃的水要放出的热量为 25m+80m+0.5×18m=114m 有热平衡方程得 4.18×114m=3600×2922 ∴ m=2.2×104克=22千克 由图试证明：任意循环过程的效率，不可能大于工作于它所经历的最高热源温度与最低热温源温度之间的可逆卡诺循环的效率。 （提示：先讨论任一可逆循环过程，并以一连串微小的可逆卡诺循环过程。如以T m和T n分别代表这任一可循环所经历的最高热源温度和最低热源温度。试分析每一微小卡诺循环效率与的关系） 证：（1）d当任意循环可逆时。用图中封闭曲线R表示，而R可用图中一连串微笑的可逆卡诺循环来代替，这是由于考虑到：任两相邻的微小可逆卡诺循环有一总，环段绝热线是共同的，但进行方向相反从而效果互相抵消，因而这一连串微小可逆卡诺循环的总效果就和图中锯齿形路径所表示的循环相同；当每个微小可逆卡诺循环无限小而趋于数总无限多时，其极限就趋于可逆循环R。 考虑人一微小可逆卡诺循（187完） 环，如图中阴影部分所示，系统从高温热源T i吸热Q i，向低温热源T i放热，对外做功，则效率 任意可逆循环R的效率为 A为循环R中对外作的总功 （1） 又，T m和T n是任意循环所经历的最高温热源和最低温热源的温度 ∴对任一微小可逆卡诺循，必有： T i≤T m，T i≥T n 或 或 令表示热源T m和T n之间的可逆卡诺循环的效率，上式 为 将（2）式代入(1)式： 或 或（188完） 即任意循环可逆时，其效率不大于它所机灵的最高温热源T m和最低温度热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。 （2）任意循环不可逆时，可用一连串微小的不可逆卡诺循环来代替，由于诺定理知，任一微小的不可逆卡 诺循环的效率必小于可逆时的效率，即（3） 对任一微小的不可逆卡诺循环，也有 (4) 将(3)式代入(4)式可得： 即任意不可逆循环的效率必小于它所经历的最高温热源T m和最低温热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。 综之，必 即任意循环的效率不可能大于它所经历的最高温热源和最低温热源之间的可逆卡诺循环的效率。 *6-8 若准静态卡循环中的工作物质不是理想气体而是服从状态方程p(v-b)=RT。式证明这可逆卡诺循环的 效率公式任为 第二章热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．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。 5．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。 6．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。7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．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? 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由?S = ?H/T 计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p?S = ?H/T >0，所以该过程为自发过程。 15．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。 17．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。18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．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。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U= 0，代入热力学基本方程d U= T d S - p d V，因而可得d S= 0，为恒熵过程。 二、单选题： 1．?S = ?H/T适合于下列过程中的哪一个？ (A) 恒压过程； (B) 绝热过程； (C) 恒温过程； (D) 可逆相变过程。 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快； (B) 跑的最慢； (C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。 ，判断不正确的是： 3．对于克劳修斯不等式 dS ≥δQ/T 环 (A) dS =δQ/T 必为可逆过程或处于平衡状态； 环 必为不可逆过程； (B) dS ＞δQ/T 环 必为自发过程； (C) dS ＞δQ/T 环 (D) dS ＜δQ/T 违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。 环 4．下列计算熵变公式中，哪个是错误的： (A) 水在25℃、p?S = (?H - ?G)/T； (B) 任意可逆过程： dS = (δQ/dT)r ； /T； (C) 环境的熵变：?S = - Q 体 (D) 在等温等压下，可逆电池反应：?S = ?H/T。 5．当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变?S = l0 J·K-1，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？ (A) 5000 J ；(B) 500 J ； (C) 50 J ； (D) 100 J 。 6．1mol双原子理想气体的(?H/?T)v是： (A) 1.5R；(B) 2.5R；(C) 3.5R； (D) 2R。 7．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： 第二章 热力学第二定律 一、基本公式和基本概念 基本公式 1. 热力学第二定律的数学表达式----克劳修斯不等式 () A B A B Q S T δ→→?-≥∑ 2. 熵函数的定义 ()R Q dS T δ=， ln S k =Ω 3. 熵变的计算 理想气体单纯,,p V T 变化 22,1122,11 22,,1 1 ln ln ln ln ln ln V m p m p m V m T V S C R T V T p S C R T p V p S C C V p ?=+?=-?=+ 理想气体定温定压混合过程 ln i i i S R n x ?=-∑ 封闭系统的定压过程 2 1 ,d T p m T C S n T T ?=? 封闭系统定容过程 2 1 ,d T V m T C S n T T ?=? 可逆相变 m n H S T ??= 标准状态下的化学反应 ,()r m B m B B S S T θ θ ν ?= ∑ 定压下由1T 温度下的化学反应熵变求2T 温度下的熵变 2 1 ,21()()d T p m r m r m T C S T S T T T ??=?+ ? 4. 亥姆霍兹函数 A U T S ≡- 5. 吉布斯函数 G H T S ≡- 6. G ?和A ?的计算(A ?的计算原则与G ?相同，做相应的变换即可) 定温过程 G H T S ?=?-? 组成不变的均相封闭系统的定温过程 21 d p p G V p ?= ? 理想气体定温过程 21 ln p G nRT p ?= 7. 热力学判据 熵判据：,()0U V dS ≥ 亥姆霍兹函数判据：,,'0(d )0T V W A =≤ 吉布斯函数判据：,,'0(d )0T p W G =≤ 8. 热力学函数之间的关系 组成不变，不做非体积功的封闭系统的基本方程 d d d d d d d d d d d d U T S p V H T S V p A S T p V G S T V p =- =+=--=-+ 麦克斯韦关系 S V p S T V p T T p V S T V p S S p V T S V p T ?????? =- ? ? ???????????? = ? ? ???????????? = ? ? ???????????? =- ? ? ?????? 9. 吉布斯-亥姆霍兹方程 2 ()p G H T T T ??? ????=-??????? 基本概念 1. 热力学第二定律 在研究化学或物理变化驱动力来源的过程中，人们注意到了热功交换的规律，抓住了事物的共性，提出了具有普遍意义的熵函数。根据熵函数以及由此导出的其他热力学函数，可 第一章 热力学练习题参考答案 一、判断题解答： 1．错。对实际气体不适应。 2．错。数量不同，温度可能不同。 3．错。没有与环境交换能量，无热可言；天气预报的“热”不是热力学概念，它是指温度，天气很热，指气温很高。 4．错。恒压（等压）过程是体系压力不变并与外压相等，恒外压过程是指外压不变化，体系压力并不一定与外压相等。 5．错。一般吸收的热大于功的绝对值，多出部分增加分子势能（内能）。 6．错。例如理想气体绝热压缩，升温但不吸热；理想气体恒温膨胀，温度不变但吸热。 7．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH = 0，U 、H 不变。 8．错，两个独立变数可确定系统的状态只对组成一定的均相组成不变系统才成立。 9．错，理想气体U = f (T )，U 与T 不是独立的。描述一定量理想气体要两个独立变量。 10．第一个结论正确，第二个结论错，因Q+W ＝ΔU ，与途径无关。 11．错，Q V 、Q p 是过程变化的量、不是由状态决定的量，该式仅是数值相关而已。在一定条件下，可以利用ΔU ，ΔH 来计算Q V 、Q p ，但不能改变其本性。 12．错，(1)未说明该过程的非体积功W '是否为零； (2)若W ' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变，而不是体系的焓。 13．对。因为理想气体热力学能、焓是温度的单值函数。 14．错，这是水的相变过程，不是理想气体的单纯状态变化，ΔU > 0。 15．错，该过程的p 环 = 0，不是恒压过程，也不是可逆相变，吸的热，增加体系的热力学能。吸的热少于30.87 kJ 。 16．错，在25℃到120℃中间，水发生相变，不能直接计算。 17．错，H = f (T ,p )只对组成不变的均相封闭系统成立，该题有相变。 18．错，Δ(pV )是状态函数的增量，与途径无关，不一定等于功。 19．错，环境并没有复原，卡诺循环不是原途径逆向返回的。 20．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。如有摩擦的谆静态过程。 21．错，若有摩擦力(广义)存在，有能量消耗则不可逆过程，只是准静态过程。 22．对。只有每一步都是可逆的才组成可逆过程。 23．对。() ()()12m ,121122n n 1T T C C C C T T R V p V p W V V V p -=--=--= γ。该公式对理想气体可逆、 不可逆过程都适用。 24．错，若是非理想气体的温度会变化的，如范德华气体。 25．错，该条件对服从pV m = RT + bp 的气体(钢球模型气体)也成立。 26．错，(?U /?V )p ≠(?U/?V )T ；(?U /?P )V ≠(?U/?V )T ，因此不等于零。 27．错，U = H －pV 。PV 不可能为零的。 28．错。CO 2在1000K 的标准摩尔生成焓可以由298K 标准摩尔生成焓计算出：由基尔霍夫定律得出的计算公式： 热力学第二定律(李琳丽) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 第二章 热力学第二定律与化学平衡 1. 1mol 理想气体由２9８ K 、０.5 ｄｍ3膨胀到５ dm 3。假定过程为 （1) 恒温可逆膨胀; (2) 向真空膨胀。 计算各过程系统的熵变?S 及总熵变孤立S ?。由此得到怎样结论？ 解：（1) 恒温可逆过程 12ln V V nR S =?=3.385 .05ln 314.82=?? J .K -１ 3.38ln ln 1 21 2 -=-=- =- == ?V V nR T V V nRT T Q T Q S 环 系统环 环境环境 J ． Ｋ-1 0=???环境孤立＋＝S S S 说明过程是可逆的。 （2) S ?只决定于始、终态，与过程的具体途径无关，过程（2)的熵变与过程(1）的相同,因此有S ?=3８.３ J ．K -１。 理想气体在向真空膨胀过程中,0=外p ，Ｗ=0，Q ＝0,说明系统与环境无热量交换,所以 0=?环境S 3.38=???环境孤立＋＝S S S J .K -1 >0 由于0>?孤立S ,说明向真空膨胀过程是自发过程。 2. １ mol 某理想气体(11m ,mol K J 10.29--??=p C ),从始态(４０0 K 、20０ｋP ａ）分别经下列不同过程达到指定的终态。试计算各过程的Q 、W 、?U 、?H 、及?S 。 （1) 恒压冷却至３0０ K; （2) 恒容加热至60０ K; (3) 绝热可逆膨胀至100 ｋPa ； 第二章 热力学第二定律 ;选择题 1．ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程 (B) 等温等压且非体积功为零的过程 (C) 等温等容且非体积功为零的过程 (D) 可逆绝热过程 答案：A 2．在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵 （A ）不变 (B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大答案：D 。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。 3．对任一过程，与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案：A 。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。 4．下列各式哪个表示了偏摩尔量： (A),,j i T p n U n ??? ???? (B) ,,j i T V n H n ??? ???? (C) ,,j i T V n A n ??? ???? (D) ,,j i i T p n n μ?? ? ? ??? 答案：A 。首先根据偏摩尔量的定义，偏导数的下标应为恒温、恒压、恒组成。只有A 和D 符合此条件。但D 中的i μ不是容量函数，故只有A 是偏摩尔量。 5．氮气进行绝热可逆膨胀 ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA ＝０ (D) ΔＧ＝０ 答案：B 。绝热系统的可逆过程熵变为零。 6．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A)ΔG ≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B)在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C)在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D)在等温等压下,一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生。答案：A 。因只有在恒温恒压过程中ΔG ≤W'才成立。 7．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A)热不能自动从低温流向高温(B)不可能从单一热源吸热做功而无其它变化(C)第二类永动机是造不成的(D 热不可能全部转化为功 答案：D 。正确的说法应该是，热不可能全部转化为功而不引起其它变化 8．关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积(D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体 答案：A 9．关于熵的说法正确的是 (A) 每单位温度的改变所交换的热为熵 (B) 可逆过程熵变为零 (C) 不可逆过程熵将增加 (D) 熵与系统的微观状态数有关 答案：D 。（A ）熵变的定义/r dS Q T δ=? 其中的热应为可逆热；（B ）与（C ）均在绝热 黄淑清《热学教程》习题解答 第二章 热力学第一定律 2、8 0、2kg 得氮气等压地从20℃加热别100℃,问要吸收多少热量？氮气得内能增加了多少？它对外界作了多少功?(氮得比热容:、) 解: 比热容 知 吸收热量: kJ T mc T C Q p m p 6.16)293373(1004.12.03,==-???=?=?=ν 内能增量: kJ T mc T C U v m V 8.1180)293373(740.02.0,=-??=?=?=?ν 对外界作功:由 得: 2、9 一定量得氮在压强为时得体积为＝,试求它在下述不同条件下体积膨胀到得过程中所发生得内能改变、 (1)压强不变;(2)绝热变化。 怎样解释这两种不同条件下内能变化得不同？(氦得定容摩尔热容;定压摩尔热容) 解: 由理想气体物态方程 得 内能改变 （1）压强不变 （2）绝热变化 J V P V P R C U m V 177)1000.11001.11020.110825.7(2 5 )(25241122,-=???-????= -= ?-- 2、12 分别通过下列过程把标准状态下0、014kg 得氮气压缩为原体积得一半:(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)等压过程,试分别求出在这些过程中气体内能得增量,传递得热量与外界对气体所作得功。已知氮得。 解: （1）等温过程 内能增加 热力学第一定律 Q=A 对外作功 外界对气体作功 传递热量 （2）绝热过程 传递热量Q=0 906)211(114.127331.821 )(11)(114.0121112111-=??????? ?--??=??????--=??????--=--r r V V r RT V V r V P A γJ 外界对气体作功 内能增量 （3）等压过程 内能增量 传递能量 外界对气体作功 2、13 在标准状态下0、016kg 得氧气,分别经过下列过程从外界吸收了334J 得热量(1)总为等温过程,求终态体积 (2)若为等体过程,求终态压强 (3)若为等压过程 求气体内能得增量。氧得。 解: 0、016kg 氧气 (1)等温过程 吸热 终态体积 (2)等体过程 吸热 终态压强 (3)等压过程 内能增量 吸热 得 2、18 如图表示一个除底部外都绝热得气筒,被一位置固定得导热板隔成相等得两部分A 与B,其中各盛有1摩尔得理想气体氮,今将334J 得热量缓慢地由底部供给气体,设活塞上得压强始终保持为。求A 部与B 部温度得改变以及各自吸收得热量。(导热板得热容可忽略)若将位置固定得导热板换成可以自由活动得绝热板,重复上述得讨论。第08章(热力学第二定律)习题答案
第二章 热力学第二定律
热力学第二定律的建立及意义
物理化学第二章 热力学第一定律
第18章 热力学第二定律
第六章 热力学定理在经济中的应用及说明
2热学-第18章-热力学第一定律doc
《热力学第二定律》作业任务
02-热力学第二定律Word版
第一章热力学第一定律练习题
热学(李椿+章立源+钱尚武)习题解答_第六章 热力学第二定律
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物理化学答案——第二章-热力学第二定律
第一章热力学第一定律答案
热力学第二定律李琳丽
第二章热力学第二定律
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