熱力學第二定律 習題

2024年3月17日發(作者：腳踝扭傷的四個恢復階段)

四、概念題

（一） 填空題

1.在高溫熱源

T

1

和低溫熱源

T

2

之間的卡諾循環, 其熱溫熵之和

過程的熱機效率

?

?

?

Q

1

Q

2

??

?

T

1

T

2

?

。循環

?

。

?

0

。

?

?

Q

?

2.任一不可逆循環過程的熱溫熵之和可以表示為

?

?

?

?

?

T

??

不可逆

3.在絕熱密閉的剛性容器中發生某一化學反應,此過程的

?S

sys

??

0

；

?S

??

0

。

amb

4.系統經可逆循環后,

?S

（ ）0, 經不可逆循環后

?S

（ ）。（填>,=,<）。

5.某一系統在與環境300K大熱源接觸下經歷一不可逆循環過程,系統從環境得到10kJ

的功,則系統與環境交換的熱

Q?

??

；

?S

sys

?

??

；

?S

amb

?

??

。

6.下列過程的△U、△H、△S、△G何者為零？

⑴ 理想氣體自由膨脹（ ）；

⑵ H

2

（g）和Cl

2

（g）在絕熱的剛性容器中反應生成HCl（g）的過程( )；

⑶ 在0 ℃、101.325 kPa下水結成冰的相變過程（ ）。

⑷ 一定量真實氣體絕熱可逆膨脹過程( )。

⑸ 實際氣體節流膨脹過程（ ）。

7.一定量理想氣體與300K大熱源接觸做等溫膨脹,吸熱Q=600kJ,對外所做功為可逆功

的40%,則系統的熵變

?S?

??

。

8. 1 mol O

2

(p

1

,V

1

,T

1

)和1 mol N

2

(p

1

,V

1

,T

1

)混合后，總壓為2 p

1

，總體積為V

1

，溫度為

T

1

，此過程的△S（ ）0（填＞，＜或＝，O

2

和N

2

均可看作理想氣體）。

*

9.熱力學第三定律用公式表示為：

S

m

??

?

??

。

10. 根據 dG =

－

SdT+Vdp可知任一化學反應的

?

?

Δ

r

G

m

?

（1）

?

；

?

?

（ ）

?p

??

T

?

?

Δ

r

G

m

?

（2）

?

；

?

?

（ ）

?T

??

P

?

?

Δ

r

V

m

?

（3）

?

。

?

?

（ ）

?T

??

P

?

?S

?

11.某理想氣體在500 K、100 kPa時,其

?

m

?

?

( )（要求填入具體數值和單位）。

?p

??

T

$

?

??

r

S

m

?

12.任一化學反應的

??

?

?

?T

??

p

$

不隨

?

,因此一定溫度范圍內化學反應的

?

r

S

m

溫度變化的條件是( )。

?

?S

?

13. 一定量理想氣體,恒溫條件下熵隨體積的變化率

??

?

?

?V

??

T

?

?S

?

氣體,恒溫條件下熵隨體積的變化率

??

?

?

?V

??

T

1 / 4

?

；一定量范德華

?

。

14. 1 mol雙原子理想氣體由始態370 K、100 kPa分別經①等壓過程和②等容過程加熱

到473 K，則在①、②兩個過程中下列物理量的關系是：Q

1

（ ）Q

2

；W

1

（ ）W

2

；

△H

1

（ ）△H

2

；△S

1

（ ）△S

2

（填＞，＜或＝）。

15. 某氣體的摩爾定壓熱容和摩爾定容熱容分別為C

p,m

、C

V,m

。

⑴ 在S-T圖上畫出等壓升溫線和等容升溫線；

⑵ 圖中某溫度下等壓線與等容線斜率之比為（ ）。

16. 1 mol理想氣體由始態Ⅰ（p

1

,V

1

,T

1

）分別經絕熱可逆和絕熱向真空膨脹至相同體積

V

2

，其相應的終態為Ⅱ（p

2

,V

2

,T

2

）及Ⅲ（p

3

,V

2

,T

3

），則在兩個終態間的關系為T

2

（ ）T

3

；

p

2

（ ）p

3

；S

2

（ ）S

3

（填＞，＜或＝）。

17.已知25℃時Hg(l)的

V

m

?1.482?10

?5

m

3

?mol

?1

,恒壓熱膨脹系數

1

?

?V

?

10

-4

K

-1

。在恒溫25℃時將1mol Hg(l)由100kPa加壓到1100kPa，假設此

??

=1.82×

V

?

?T

?

p

?

V

?

過程汞的體積變化可忽略不計，則此過程的△S =（ ）。

18.乙醇液體在常壓、正常沸點溫度下蒸發為乙醇蒸氣，此過程的△H與△S的關系式

( )； △H與Q的關系式( )；計算△H所需的熱力學基礎數據：( ),所依據

的公式形式為( )。

19. 指出下列各熱力學關系式的成立條件：

⑴ △G

＝

△H

－

T△S （ ）；

⑵ dG

＝－

SdT＋Vdp ( )；

⑶

Δ

S?nR

ln

V

2

( )。

V

1

20. 指出下列各關系式的應用條件：

(1) △G＝－W

＇

： （ ）；

(2) △S≥0 ( ＞0自發；＝0平衡)：（ ）；

(3)

dS?

δ

Q

： ( )。

T

21. 1 mol理想氣體經節流膨脹（即Joule-Tomson實驗）壓力自p

1

降低到p

2

，此過程的

△A（ ）0，△U（ ）0 ,（填＞，＜或＝）。

22. 在0 ℃、101.325 kPa下，液態水的摩爾熵（ ）冰的摩爾熵；液態水的摩爾吉

布斯函數（ ）冰的摩爾吉布斯函數（填＞，＜或＝）。

23. 2mol理想氣體在300K下100 kPa壓縮至1 MPa，并放熱10 kJ，此過程的

ΔS

?

??

J

?

K

?1

?

mol

?1

ΔA?nRTln

?

Vln

?

1

p/

2

p

24.表達式

Q??W'?TΔS??ΔG??

?

適用條件為

2

/V

1

?

?nRT

（ ）。

（二）選擇題

1. 理想氣體與溫度為T的大熱源接觸并作等溫膨脹吸熱Q，所作的功是變到相同終態

的最大功的20%，則系統的熵變為（ ）。

(a) Q/T； (b)0； (c)5Q/T； (d)－Q/T

。

2.封閉系統中

W'?0

時的等溫等壓化學反應，可用（ ）式來計算系統的熵變。

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