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Get清风3热力学第二定律
3热力学第二定律
热力学第二定律练习题
一、是非题,以下各题的表达是否正确,对的画√错的画×
1、热力学第二定律的克劳修斯说法是:
热从低温物体传给高温物体是不可能的()
2、组成可变的均相系统的热力学根本方程dG=-SdT+Vdp+
dnB,既适用于封闭系统也适用于敞开系统。
〔〕
3、处在对应状态的两种不同气体,各自对于理想气体行为的偏离程度相同。
()。
4、热力学第三定律的普朗克说法是:
纯物质完美晶体在0K时的熵值为零。
()
5、隔离系统的熵是守恒的。
〔〕
6、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
〔〕
7、绝热过程都是定熵过程。
〔〕
8、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。
〔〕
9、定温定压且无非体积功条件下,一切吸热且熵减少的反响,均不能自发发生。
()
10、系统经历一个不可逆循环过程,其熵变>0。
〔〕
11、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W’<0,且有W’>∆G和∆G<0,那么此状态变化一定能发生。
〔〕
12、绝热不可逆膨胀过程中∆S>0,那么其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆S<0。
〔〕
13、克-克方程适用于纯物质的任何两相平衡。
〔〕
14、对于一定的始终态,可逆过程的熵变小于不可逆过程的熵变。
〔〕
15、如果一个化学反响的∆rH
不随温度变化,那么其∆rS
也不随温度变化,〔〕
16、一定温度下的乙醇水溶液,可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。
〔〕
17、只要始、终状态一定,不管由始态到终态进行的过程是否可逆,熵变就一定。
〔〕
18、在多相系统中于一定的T,p下物质有从化学势较高的相自发向化学势较低的相转移的趋势。
〔〕
19、在-10℃,101.325kPa下过冷的H2O(l)凝结为冰是一个不可逆过程,故此过程的熵变大于零。
〔〕
20、气体经不可逆绝热膨胀后,因为Q=0,故其熵变等于零。
〔〕
21、理想气体的熵变公式
只适用于可逆过程。
〔〕
22、系统经绝热不可逆循环过程中∆S=0,。
〔〕
23、克拉贝龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。
〔〕
二、选择题
1、对于只做膨胀功的封闭系统的(∂A/∂T)V值是:
〔 〕
〔1〕大于零〔2〕小于零 〔3〕等于零〔4〕不确定
2、从热力学四个根本过程可导出
=〔〕
3、对封闭的单组分均相系统,且W’=0时,
的值应是〔〕
〔1〕<0〔2〕>0〔3〕=0〔4〕无法判断
4、1mol理想气体〔1〕经定温自由膨胀使体积增加1倍;〔2〕经定温可逆膨胀使体积增加1倍;〔3〕经绝热自由膨胀使体积增加1倍;〔4〕经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。
在以下结论中何者正确?
〔〕
〔1〕∆S1=∆S2=∆S3=∆S4〔2〕∆S1=∆S2,∆S3=∆S4=0
〔3〕∆S1=∆S4,∆S2=∆S3〔4〕∆S1=∆S2=∆S3,∆S4=0
5、1mol理想气体经一等温可逆压缩过程,那么:
〔〕。
(1)∆G>∆A;
(2)∆G<∆A;(3)∆G=∆A;(4)∆G与∆A无法比较。
6、理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II,可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。
〔〕〔1〕∆G〔2〕∆U〔3〕∆S〔4〕∆H
7、10mol某理想气体,由始态300K,500kPa进行恒温过程的吉布斯函数变∆G=-47.318kJ。
那么其终态系统的压力为〔〕。
〔选填〔1〕125kPa;〔2〕75.0kPa;〔3〕7.500kPa;〔4〕25kPa〕
8、物质的量为n的理想气体等温压缩,当压力由p1变到p2时,其∆G是:
〔〕。
(1)
;
(2)
;(3)
;(4)
9、对于只作膨胀功的封闭系统
的值为:
〔〕
〔1〕大于零;〔2〕小于零;〔3〕等于零;〔4〕不能确定。
10、1mol理想气体从相同的始态〔p1,V1,T1〕分别经绝热可逆膨胀到达终态〔p2,V2,T2〕,经绝热不可逆膨胀到达
,那么T
T2,V
V2,S
S2。
〔选填 >,=,<〕
11、假设系统经历一个循环过程,那么以下各组哪一组所包含的量其改变量均为零:
〔〕
(1)U、Q、W、H;
(2)Q、H、C、CV;
(3)U、H、S、G;(4)△U、△H、Qp、QV。
12、在100℃,101.325kPa下有1mol的H2O(l),使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发,变为100℃,101.325kPa的H2O(g),对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向?
〔〕
〔1〕∆S(系统)〔2〕∆S(系统)+∆S(环境)〔3〕∆G〔4〕∆S(环境))
13、液态水在100℃及101.325kPa下汽化成水蒸气,那么该过程的〔〕。
〔1〕∆H=0;〔2〕∆S=0;〔3〕∆A=0;〔4〕∆G=0
14、17、将克拉贝龙方程用于H2O的液
固两相平衡,因为Vm(H2O,s)>Vm(H2O,l),所以随着压力的增大,那么H2O(l)的凝固点将:
〔〕
〔1〕上升;〔2〕下降;〔3〕不变;〔4〕不能确定。
15、理想气体定温自由膨胀过程为〔〕
(A)△S>0(B)U<0(C)Q>0(D)W<0
16、同一温度压力下,一定量某物质的熵值〔〕。
〔1〕S(气)>S(液)>S(固);〔2〕S(气)
〔3〕S(气)=S(液)=S(固);〔4〕S(气)>S(液)=S(固)。
三、填空题
1、等式
适用于。
2、热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式为。
3、1mol理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀〔Ⅰ〕与不可逆绝热膨胀〔Ⅱ〕至相同终态温度,〔选择填>,<,=〕那么∆UⅠ∆UⅡ,∆SⅠ∆SⅡ。
4、1mol理想气体从p1=0.5MPa节流膨胀到p2=0.1MPa时的熵变为∆S=。
5、使一过程的∆S=0,应满足的条件是。
6、有个学生对理想气体的某个公式记得不太清楚了,他只模糊记得的是
。
你认为,这个公式的正确表达式中,x应为。
7、某体系进行一不可逆循环时,那么∆S体0。
8、热力学根本方程之一为dH=。
9、在732K时,反响NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g)的∆rG
=-20.8kJ·mol-1,∆rH
=154kJ·mol-1,那么该反响的∆rS
=。
10、理想气体在绝热条件下向真空膨胀,∆U0,∆H0,∆S0。
〔选填>,=,<〕
11、绝热不可逆膨胀过程系统的∆S0,绝热不可逆压缩过程系统的∆S0。
〔选填>,<或=〕
12、1mol理想气体从相同的始态〔p1,V1,T1〕分别经绝热可逆膨胀到达终态〔p2,V2,T2〕,经绝热不可逆膨胀到达
,那么T
T2,,S
S2。
〔选填 >,=,<〕
13、熵增原理表述为。
14、在热源温度为534K及305K间工作的可逆热机,每一循环能作功135J,求热机在每一循环过程中从高温热源吸取热量为。
15、某可逆热机在120℃与30℃间工作,假设要此热机供给1kJ的功,那么需要从高温热源吸取的热量为。
16、在封闭系统中,无论发生何种不可逆绝热过程:
〔1〕决不会出现系统的熵变∆S(系统)
的现象;〔2〕环境的熵变∆S(环)必然是。
选填>0,≥0,<0,≤0或=0〕
17、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是〔1〕;〔2〕;〔3〕。
18、某化学反响在25℃的标准摩尔熵变为∆rS
(298K),又知该反响的∑νBCp,m,B,那么温度T时该反响的标准摩尔熵变∆rS
(T)=⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
19、热力学根本方程dH=TdS+Vdp+∑μBdnB的适用条件为组成⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽变的⎽⎽⎽⎽⎽⎽系统和⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
20、克劳修斯不等式的形式是;等号对应于过程,不等号对应于过程。
四、计算题
1、0℃冰的饱和蒸气压为0.611kPa,其升华焓为2820J·g-1,水汽的Cp,m=30.12J·K-1·mol-1。
假设将0℃时的1g冰转变为150℃,10.13kPa的水汽,系统的熵变为多少?
设水汽为理想气体。
H2O的摩尔质量M=18.02g·mol-1。
2、25℃时C2H5OH(g)的标准摩尔生成焓为-234.81kJ·mol-1。
C,H2,O2,C2H5OH(g)的标准摩尔熵分别为5.694J·K-1·mol-1,130.59J·K-1·mol-1,205.03J·K-1·mol-1,282.59J·K-1·mol-1,试计算25℃时C2H5OH(g)的标准摩尔生成吉布斯函数。
3、液态汞的饱和蒸气压与温度T的关系式为
。
试计算25℃时Hg(l)的饱和蒸气压p(Hg,l)及Hg(l)的摩尔蒸发焓∆vapHm=?
4、试计算1kg0℃的水在101.325kPa下变为200℃的蒸气的∆S。
水的汽化焓为2259J·g-1,质量热容为4.184J·K-1·g-1,蒸气的质量热容为1.96J·K-1·g-1。
5、固态氨的饱和蒸气压为
,液态氨的饱和蒸气压为
。
试求〔1〕三相点的温度、压力;〔2〕三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓。
6、1mol,10dm3,100K的H2〔设为理想气体〕放在600K热源中对抗恒定外压49.88kPa作不可逆膨胀至平衡态,以H2为系统,热源为环境,求环境的熵变。
7、CO2在194.67K时的摩尔升华焓为25.30kJ·mol-1,固体CO2在194.67K时的标准摩尔熵为68.8
,求气体CO2在194.67K的标准摩尔熵。
8、在298K等温下,一瓶0.2mol,20kPa的氧气和另一瓶0.8mol,80kPa的氮气相混合,混合后气体充满两个瓶内,设氧与氮气都是理想气体求:
〔1〕混合均匀后,瓶内气体的压力;
〔2〕混合过程中的Q,W,∆U,∆H,∆S,∆A,∆G。
9、今有2mol的水(H2O,l)在100℃及其饱和蒸气压101.325kPa下全部蒸发成水蒸气(H2O,g)。
在此条件下H2O(l)的摩尔蒸发焓∆vapHm=40.668kJ·mol-1,求过程的Q,W,∆U,∆H,∆S,∆A及∆G。
〔液态水的体积相对气态的体积可以忽略〕
10、4mol某理想气体,其CV,m=2.5R,由始态531.43K,600kPa,先等容加热到708.57K,在绝热可逆膨胀至500kPa的终态。
求终态的温度。
整个过程的∆U及∆S各为假设干?
11、1kg空气从0℃,500cm3的状态变到100℃,1000cm3的状态,其熵变为多少?
可把空气作为理想气体,其CV,m为20.79J·K-1·mol-1。
空气中N2与O2的摩尔比为0.79/0.21,N2与O2的摩尔质量分别为28.0g·mol-1与32.0g·mol-1。
12、在17℃,778kPa下的1g液态氨,在真空容器内恒温蒸发,直到最终体积为165cm3,压力为778kPa。
试计算系统在该过程中的Q,∆U,∆H,∆S及∆G。
在17℃,778kPa下液氨的质量体积为2cm3·g-1,氨气的质量体积为165cm3·g-1。
在17℃时液氨的饱和蒸气压为778kPa,氨的蒸发焓为1275J·g-1。
13、设有2mol单原子理想气体,其Cp,m=2.5R。
由298.15K及3MPa的始态压力突然降到100kPa绝热膨胀,作膨胀功2095J,试计算系统的熵变∆S。
14、1mol理想气体从同一始态25℃,506.5kPa分别经历以下过程到达相同的终态25℃,101.3kPa。
此二途径为〔1〕绝热可逆膨胀后等压加热到终态;〔2〕等压加热,然后经等容降温到达终态。
分别求出此二过程的Q,W,∆U,∆H,∆S和∆G。
15、H2O(l)在298K时的饱和蒸气压为3168Pa,蒸发焓为44.01kJ·mol-1,现有2molH2O(l)在298K、0.1MPa下变为同温同压的水蒸气。
计算此过程的∆U,∆H,∆S,∆G。
设蒸气可视为理想气体。
16、在-59℃时,过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460MPa,同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434MPa,问在上述温度时,将1mol过冷液态CO2转化为固态CO2时,∆G为多少?
设气体服从理想气体行为。
17、1mol268K的过冷液态苯,凝结成为268K的固态苯。
用熵增原理通过计算证明此过程能否发生。
苯的熔点为278K,摩尔熔化焓∆fusHm=9923J·mol-1,定压摩尔热容Cp,m(C6H6,l)=126.9J·K-1·mol-1,Cp,m(C6H6,s)=122.7J·K-1·mol-1。
18、1mol理想气体在300K下,等温可逆膨胀体积增加一倍,计算该过程的W,Q,∆U,∆H,∆G,∆A及∆S。
19、1mol水在100℃、101.325kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气,然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50kPa的水蒸气,求此过程的Q,W,∆U,∆H,ΔS,ΔA和ΔG。
水在100℃、101325Pa下的∆vapHm为40.67kJ.mol-1
20、反响Fe3O4(s)+4H2(g)==3Fe(α)+4H2O(g)在800K下进行。
求反响的∆rH
(800K),∆rU
(800K),∆rG
(800K)各为多少?
298K有关数据如下表:
物质
∆fH
/kJmol-1S
/JK-1-mol-1Cp,m/JK-1mol-1
Fe3O4(s)
H2(g)
Fe(α)
H2O(g)
-1116.71151.46193.00
21、在0℃附近,纯水和纯冰成平衡,0℃时,冰与水的摩尔体积分别为0.01964⨯10-3m3·mol-1和0.01800⨯10-3m3·mol-1,冰的摩尔熔化焓为∆fusHm=6.029kJ·mol-1,试确定0℃时冰的熔点随压力的变化率dT/dp=?
22、乙醚在0℃时的饱和蒸气压为24.6kPa,在0~33℃时的蒸发焓为385J·g-1,试计算乙醚在33℃时的蒸气压。
C2H5OC2H5的摩尔质量M=74.5g·mol-1。
23、在25℃时1molO2从1000kPa自由膨胀到100kPa,求此过程的∆U,∆H,∆S,∆A,∆G〔设O2为理想气体〕。
24、在温度恒定为300K的条件下,将1mol体积为20⨯10-3m3的理想气体A与1mol体积为30⨯10-3m3的理想气体B,混合成体积为75⨯10-3m3的理想气体混合物。
求此过程的∆S,∆A及∆G各为假设干?
25、在27℃时,1mol理想气体由106Pa定温膨胀至105Pa,试计算此过程的△U、△H、△S和△G。
26、试求2mol,100℃,,40KPa水蒸气变成100℃及100KPa的水时,此过程的△H和△S,△G。
设水蒸气可视为理想气体,液体水的体积可忽略不计。
水的摩尔气化热为40670Jmol-1
27、
(1)在300K时,5mol的某理想气体由10dm3定温可逆膨胀到100dm3.计算此过程系统的熵变;
(2)上述气体在300K时由10dm3向真空膨胀变为100dm3.试计算此时体系的△S,并与热温商作比较.
28、各物质在298.15K时的热力学函数数据如下:
物质
C2H5OH(g)
C2H4(g)
H2O(g)
-235.30
-241.80
282.0
219.45
188.74
对以下反响:
C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)
求此反响在398K时,标准压力下ξ=1mol时的
29、苯在正常沸点353K下的
苯〔l〕和苯(g)的
分别为135.1和81.76
现将2mol的苯(g)在300K,101.325KPa下全部等温等压冷凝为苯〔l〕,求此过程的
30、15℃,100kpa压缩到700kpa,然后保持容积不变降温至15℃,求此过程的
31、10mol液体水在100℃和标准压力下蒸发,试计算此过程的△H,△S△G和W。
水在100℃-1假设水的体积比之蒸气的体积可略去不计,蒸气作为理想气体.
32、水在100℃-1,求1mol的水在100℃及标准压力下蒸发为100℃及标准压力下的水蒸气之△S和△G。
五、证明题
1、
2、试证明物质的量恒定的单相纯物质,只有p,V,T变化过程的
3、试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T变化过程的
理想气体的
4、假设一液体的摩尔蒸发焓与温度的关系式为∆vapHm=∆H0+aT从克拉贝龙-克劳修斯方程微分式推导出该方程的定积分式。
5、在等压条件下,将物质的量为n的理想气体加热,使其温度升高1K,试证明其所作的功为-nRK。
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