热力学第二定律复习题(2)

T?0K??0（凝聚态间相变）

=-?n(g)RT (g?l 或s)

?-1-1(2)规定熵、标准摩尔熵定义：根据第三定律，相对于0K 时完美晶体熵值为0所

求得的纯物质B在某一状态的熵称为物质B在该状态的规定熵。在标准态下，温度为T时1mol纯物质B的规定熵称为物质B在该温度T时的标准摩尔熵。

(3)任一物质标准摩尔熵的计算公式：

S(B,g,T)???mTfC?p,m(S)dTT0??TbCp,m(l)dT?vapHmTCp,m(g)dT?fusHmIG????????RGSm(T)TfTbTfTTbT 2.2.17化学反应：

?rSm????B?Bm,BS，?rHm????BB???? ?fHm,B??rGm??rHm?T?rSm注意：化学反应熵变的计算不要使用化学反应的恒压反应热来计算熵变。因为恒压反应热Qp?或?rHm并不是可逆热。计算摩尔反应吉布斯函数另外一种方法是由标准摩尔生成吉布斯函

数计算，即

???rGm???B?fGm(B)。

B2.2.18热力学基本方程 热力学基本方程为四个热力学函数微分式：

dU?TdS?pdV ，dH?TdS?Vdp, dA??SdT?pdV，dG??SdT?Vdp

每个微分式中的两个变量分别称为相应状态函数U、H、A和G的特征变量。上述四个基本方程的应用条件是W?=0，组成恒定的封闭系统的可逆过程。但对简单的pVT不可逆变化亦可用。不过对于不可逆过程，积分要用可逆途径的V?p或T?S间的函数关系。这些基本方程应当记熟。

2.2.19麦克斯韦关系式 (?T/ ?V)S=?(?p/?S)V ， (?T/ ?p)S=(?V/?S)p

(?S/ ?V)T=(?p/?T)V ， (?S/ ?p)T??(?V/?T)p

应用：Maxwell关系式把一些不能直接测定的量用易于测定的量表示出来，广泛用于热力学公式的推导和证明。如若再辅以状态方程，就可以计算不易直接测定的状态函数的改变值。

2.2.20吉布斯－亥姆霍兹方程

微分式 (?G/ T)p=(?G??H)/T 或 [?(?G/T)/?T]p=??H/T

2(?A/ T)V=(?A??U)/T 或 [?(?A/T)/?T]V=??U/T2

? 积分式 ?rGm(T)??H0/T?IR??alnT?1/2?bT?1/6?cT2

应用：利用G-H方程的积分式，可通过已知T1时的?G(T1)或?A(T1)求T2时的?G(T2)或

?A(T2)

一、选择题

1． 体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ （a） 体系本身没有任何变化

（b） 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 （c） 体系复原了，但环境并未复原 （d） 体系和环境都没有任何变化

(答案) d （什么叫卡诺循环？以理想气体为工作物质，从高温(Th)热源吸收(Qh)的热量，一部分通过理想热机用来对外做功(Wr)另一部分(Qc)的热量放给低温(Tc)热源。这种循环称为卡诺循环。P102）

2．一卡诺热机在两个不同温热源之间运转, 当工作物质为气体时, 热机效率为42%, 若改用液体工作物质, 则其效率应当

（a） 减少 （b） 增加 （c） 不变 （d） 无法判断

(答案) c (卡诺定律的推论？P10９－110)

3． 在pV图上，卡诺循环所包围的面积代表了

(a) 循环过程的

?Q (b) 循环过程的自由能变化??G

(c) 循环过程的熵变

??S (d) 循环过程的焓变??H

(答案) a

4． 当低温热源的温度趋近于0K时，卡诺热机的效率

（a）趋近于1 （b）趋于无限大

（c）趋于0 （d）大于其它可逆热机效率

(答案) a (卡诺热机效率?R?Th?TcT?1?c，卡诺定律？P108)(ThTh

所有工作于同温热

源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率最大。?I

5． 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 (P107热力学第二定律的开尔文说法和克劳修斯说法) 6． 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 (熵函数的定义P110－111), SB?SA??S???R)

?BA(?Q?Q)R , dS?()R TT

7． 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的改变值 (4) 与过程有关的状态函数的改变值 以上正确的是

（a） 1,2 （b） 2,3 （c） 2 （d） 4

(答案) b (熵函数的定义和性质P110－111)，?SA?B?(

?Ti?Q)A?B?0

8．任意的可逆循环过程，体系的熵变

(a)一定为零 (b)一定大于零 (c)一定为负 (d)是温度的函数

(答案) a

9．封闭体系经过一循环过程后，则

（a） 体系的熵增加 （b） U = 0 （c） Q = 0 （d） 体系的T、P都不变

(答案) d （什么叫过程函数，什么叫状态函数，状态函数的性质）

10．在始末态一定的热力学过程中

（a）过程热为定值 （b）可逆热温商为定值 （c）热容为定值 （d）热力学能U为定值

(答案) b

11．对于不做非体积功的隔离体系，熵判据为

（a）(dS)T,U ≥0 （b）(dS)p,U ≥0 （c）(dS)U,p ≥0 （d）(dS)U,V ≥0 (答案) d

(熵熵判据P11３)>0 不可逆过程

dSad 或 dSiso(=dSsys+dSsur) =0 可逆过程或平衡状态 <0 不可能发生的过程

.11. 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

(答案) c (熵增原理P11３－11４),

?SA?B?(?i?Q)A?B?0 T 在绝热条件下，趋向于平衡的过程使体系的熵增加。或者说在绝热条件下，不可能发生熵减少的过程。

12. 263K的过冷水凝结成263K的冰，则

（a）?S < 0 （b）?S > 0 （c）?S = 0 （d） 无法确定

(答案) a

?S?nCp,,mlnT2p?nRln1 T1p23735?2.0?29.10?ln?2.0?8.314?ln

32310??3.15J?K?1

6. 5mol单原子理想气体从始态300K，50kPa，先绝热可逆压缩至100kPa，再恒压冷却使体积缩小至85dm3，求整个过程的Q,W,?U,?H,?S。 解：

n=5mol p1=50kPa T1=300K V1=? Qr,1=0 ?S1=0 ?U1=??H1=?W1=? n=5mol p2=100kPa T2=?K V2=? 恒压冷却 Q2=?,?S2=? ?U2=?,?H2=?W2=? n=5mol p3=100kPa T3=?K V3=85dm3 Q=?, ?S2=?, ?U=?, ?H=? W=? ① 先求出T2 ，进而求出W1

② 求出V2，T3，进而W2＝？和W＝W1＋W2 ③

Q=－19.892kJ；W=13.935kJ；?U=－5.958kJ；?H=－9.930kJ；?S=－68.66J·K-1

3

7．N2从20.0dm、2.00MPa、474K恒外压1.00MPa绝热膨胀到平衡，试计算过程的?S。已知N2可看成理想气体。

解：Q?0,?U?W，即nCv,m?T2?T1???pe?V2?V1? 2.0?106?20?10?3?10.15mol 将n?8.314?4747Cp,m?R

210.15?8.314T2-6V2??84.39?10T2代入上式 61.0?1056?6?3得：10.15?R??T2?47 …… 此处隐藏：4402字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……