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1、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。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计算。12当系统向环境传热时(Q 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，
2、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 -pdV = 0，此过程温度不变，U = 0，代入热力学基本方程dU = TdS - pdV，因而可得dS = 0，为恒熵过程。21是非题：“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式：计算该过程的熵变？22
3、在100、p时，1mol水与100的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100、p的水蒸气，试计算此过程的S、S(环)。23的适用条件是什么？24指出下列各过程中，物系的U、H、S、A、G中何者为零？ 理想气体自由膨胀过程； 实际气体节流膨胀过程； 理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl； 0、p时，水结成冰的相变过程； 理想气体卡诺循环。25a mol A与b mol B的理想气体，分别处于(T,V,pA)与(T,V,pB)的状态，等温等容混合为(T,V,p)状态，那么U、H、S、A、G何者大于零，小于零，等于零？26一个刚
4、性密闭绝热箱中，装有H2与Cl2混合气体，温度为298K，今用光引发，使其化合为HCl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知(HCl) = -94.56kJmol-1，试判断该过程中U、H、S、A、G是大于零，小于零，还是等于零？27在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1mol N2，其状态分别为298K、p与298K、10p，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、U、H、S 中，哪些为零？二、单选题：1 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
5、；(B)跑的最慢 ；(C)夏天跑的快 ；(D)冬天跑的快 。3在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是什么？(A)不变 ；(B)可能增大或减小 ；(C)总是增大 ；(D)总是减小 。4对于克劳修斯不等式 ，判断不正确的是：(A)必为可逆过程或处于平衡状态 ；(B)必为不可逆过程 ；(C)必为自发过程 ；(D)违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生 。5下列计算熵变公式中，哪个是错误的：(A)水在25、p下蒸发为水蒸气： ；(B)任意可逆过程： ；(C)环境的熵变： ； (D)在等温等压下，可逆电池反应： 。6当理想气体在等温(500K)下进行膨胀时，求得体系的熵变S = l0 JK-
6、1，若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的 ，该变化中从热源吸热多少？(A)5000 J ；(B)500 J ；(C)50 J ；(D)100 J 。71mol双原子理想气体的是：(A)1.5R ；(B)2.5R ；(C)3.5R ；(D)2R 。8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：(A)S(体) 0，S(环) 0 ；(B)S(体) 0，S(环) 0，S(环) = 0 ；(D)S(体) 0，S(环) 0，S(环) 0 ；(B)S(体) 0 ；(C)S(体) 0，S(环) = 0 ；(D)S(体) 0，G 0 ；(B)S 0，G 0 ；(C)S = 0，G = 0
7、 ；(D)S = 0，G 0，H 0 ；(B)S 0，H 0 ；(C)S 0 ；(D)S 0，H rHm/T ； (C)rSm rHm/T ；(D)rSm rHm/T 。22等容等熵条件下，过程自发进行时，下列关系肯定成立的是：(A)G 0 ；(B)F 0 ；(C)H 0 ；(D)U 0 。23实际气体节流膨胀后，其熵变为：(A)；(B)；(C)；(D)。24一个已充电的蓄电池以1.8 V输出电压放电后，用2.2 V电压充电使其回复原状，则总的过程热力学量变化：(A)Q 0，S 0，G 0 ；(B)Q 0，W 0，S 0，G 0，W 0，S = 0，G = 0 ；(D)Q 0，S = 0，G
8、= 0 。25下列过程满足 的是：(A)恒温恒压(273 K，101325 Pa)下，1mol 的冰在空气升华为水蒸气 ；(B)氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀 ；(C)理想气体自由膨胀 ；(D)绝热条件下化学反应 。26吉布斯自由能的含义应该是：(A)是体系能对外做非体积功的能量 ；(B)是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ；(C)是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ；(D)按定义理解 G = H - TS 。27在 -10、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以适用：(A) U = TS； (B) ； (C) H = TS + Vp； (D)
9、 GT,p = 0。28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 4 3 1 5 6 ；(B)6 5 4 3 2 1 ；(C)4 5 3 1 2 6 ；(D)1 2 4 3 6 5 。38在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是：(A)S = 0 ；(B)U = 0 ；(C)A = 0 ；(D)G = 0 。39对于双原子分子的理想气体， 应等于：(A) ；(B) ；(C) ；(D) 。40任一单组分体系，恒温下，其气(g)、液(l)态的化学势()与压力(p)关系图正确是：(A)(1) ；(B)(2) ；
10、(C)(3) ；(D)(4) 。三、多选题：1在以下偏导数中，大于零的有：(A)； (B)； (C)； (D)； (E)。2由热力学基本关系式，可导出 等于：(A)；(B) -p；(C)；(D)；(E)。3体系的始态与终态之间有两种途径：A为可逆途径；B为不可逆途径。以下关系中不正确的是：(A)SA = SB ；(B)QA/T = QB/T ；(C)SB = QB/T ；(D)SA = QA/T ；(E)SB = QA/T 。4下列过程中，那些过程的G 0：(A)等温等压下，H2O(l,375K,p)H2O(g,375K,p) ；(B)绝热条件下，H2(g,373K,p)H2(g,300K,0
11、.1p) ；(C)等温等压下，CuSO4(aq) + H2OCu(s) + H2SO4(aq) + O2(g)； (D)等温等压下，Zn + CuSO4(aq)ZnSO4(aq) + Cu ；(E)等温等压下，mCO2 + nH2O碳水化合物 。5化学反应在等温等压下能自发进行的判据是：(A) S 0 ； (B) G W ； (C) A 0 ； (D) BB 0 ； (E) H 0 。6在O2(理想气体) 的如下过程中，属于等熵过程的是：(A)绝热恒容过程 ；(B)等温可逆膨胀过程 ；(C) V2 V2 2 V2 ；(D)绝热可逆膨胀；(E)绝热恒外压膨胀 。7等温等压下，反应的热力学可能性随
12、温度降低而增大的是：(A)Zn(s) + H2SO4(aq)ZnSO4 + H2(g,p) ；(B)Zn(s) + CuSO4(aq)ZnSO4(aq) + Cu(s) ；(C)2CuCl2(s) + H2(g)2Cu(s) + 2HCl(g) ；(D)C2H4(g) + H2(g)C2H6(g,p) ；(E)CH4(g) + 2O2(g)CO2(g) + 2H2O(l) 。8下列过程中，S(系) 0，S(总) 0 的过程是：(A)等温等压H2O(l,270K,p)H2O(s,270K,p) ；(B)等温等压H2O(l,373K,p)H2O(g,373K,p) ；(C)等温等压H2O(l,38
13、3K,p)H2O(g,383K,p) ；(D)n mol理想气体恒外压等温压缩过程 ；(E)1000K CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g) 。9378K、p下，过热水的下列哪个物理量小于同温同压下水蒸气：(A)Hm ；(B)Gm ；(C) ；(D)Sm ；(E)Am 。 10下列过程中，G 0 的是：(A)等温等压H2O(l,268K,p)H2O(s,268K,p) ；(B)等温等压H2O(l,383K,p)H2O(g,383K,p) ；(C)H2O(l,373K,p) H2O(g,373K,p)；(D)等温等压H2O(l,373K,506.6kPa)H2O(g,373K,506.
14、6kPa) ；(E)等温等压H2O(g,373K,50kPa)H2O(l,373K,50kPa) 。11常压下 -10过冷的水变成 -10的冰，在此过程中，体系的G与H如何变化：(A)G 0 ；(B)G 0，H 0 ；(C)G = 0，H = 0 ；(D)G 0，H 0 ；(E)G = 0，H 0 。12在383K、p下，1mol过热水蒸汽凝结成水，则体系、环境及总熵变为：(A)S(体) 0，S(环) 0，S(总) 0 ；(B)S(体) 0，S(总) 0 ；(C)S(体) 0，S(环) 0，S(总) 0 ；(D)S(体) 0，S(总) 0，S(环) 0，S(总)=0 。四、主观题：1根据热力学
15、第一定律，不作非体积功时，Q = dU + pdV 及，用全微分判别式证明Q不是状态函数。2证明： 。3证明： 。41mol理想气体，其始态为A(p1,T1)，终态为B(p2,T2)，进行了如图的变化：ACB ；AB 。请证明： Q3 Q1 + Q2； S3 = S1 + S2 。5证明：。61mol单原子理想气体，由298K、5p的始态膨胀到压力为p的终态，经过下列途径：等温可逆膨胀；外压恒为p的等温膨胀；绝热可逆膨胀；外压恒为p的绝热膨胀。计算各途经的Q、W、U、H、S、A与G 。巳知(298K) = 126 JK-1mol-1 。7100、p下，1mol水向真空气化成气体，终态是100、
16、0.5p。求此过程的Q、W、U、H、S、G和A。巳知水在100、p时的摩尔气化热为40670 Jmol-1 。8在25、p下，若使1mol铅与醋酸铜溶液在可逆情况下作用，得电功91838.8 J，同时吸热213635.0 J，计算过程的U、H、S、A、G 。9如图所示的刚性绝热体系，求抽去隔板达平衡后体系熵变S。10计算 -10、p下，1mol过冷水凝结成冰时，过冷水与冰的饱和蒸气压之比：。巳知 Cp,m(水) = 75.40 JK-1mol-1，Cp,m(冰) = 37.70 JK-1mol-1，冰的熔化热Hm = 6032 Jmol-1 。 11将处于标准状态下的纯氢气，氮气和氨气混合，在
17、标准状态下形成1mol的混合物，其组成为：20% N2、50% H2、30% NH3。计算混合过程的S 。12在甲醇脱氢生产甲醛中，发现银催化剂的活性逐渐消失，此现象是否是由于有Ag2O生成所致？巳知反应在550、p下进行，有关数据如下：(Ag2O，298K) = -10836.6 Jmol-1 ；(Ag2O，298K) = -30585 Jmol-1 ；Cp,m(Ag) = 26.78 JK-1mol-1；Cp,m(Ag2O) = 65.69 JK-1mol-1；Cp,m(O2) = 31.38 JK-1mol-1 。131mol水在p、100时，先从液态变成p、100的蒸气，然后再变成0.5p、200的蒸气。计算此过程的G。蒸气为理想气体，巳知水蒸气的Cp,m = 33.58 JK-1mol-1，(298K) = 188.7 JK-1mol-1 。1410mol H2(理想气体)，CV,m = JK-1mol-1，在298K、p时绝热可逆地压缩到10p，计算该过程的Q、W、U、H、S、A和G 。巳知 (298K) = 130.59 JK-1mol-1 。15计算符合状态方程 的1mol气体从(p1，V1)恒温可逆膨胀到(p2，V2)时的W、Q、U、H、S、A和G。(用V1、V2来表示) 。