熱力學第二定律

1、熱力學第二定律作者:日期:熱力學第二定律練習題、是非題，下列各題的敘述是否正確，對的畫瞇錯的畫Xd G =-SdT+V d p +B 1b d nb，既適用于封閉系統(tǒng)也適用1、熱力學第二定律的克勞修斯說法是：熱從低溫物體傳給高溫物體是不可能的（）2、組成可變的均相系統(tǒng)的熱力學基本方程于敞開系統(tǒng)。（）3、 處在對應狀態(tài)的兩種不同氣體 ,各自對于理想氣體行為的偏離程度相同。（）。4、 熱力學第三定律的普朗克說法是：純物質完美晶體在0K時的熵值為零。（）5、 隔離系統(tǒng)的熵是守恒的。（）6、 一定量理想氣體的熵只是溫度的函數(shù)。（）7、 絕熱過程都是定熵過程。（）8、 一個系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，只有進行可逆

2、過程才有熵變。（）9、定溫定壓且無非體積功條件下，一切吸熱且熵減少的反應，均不能自發(fā)發(fā)生。（）10、系統(tǒng)經歷一個不可逆循環(huán)過程，其熵變 0。（）11、 系統(tǒng)由狀態(tài)1經定溫、定壓過程變化到狀態(tài)2 ，非體積功 Wv 0,且有WG和G V0,則此狀態(tài)變化 一定能發(fā)生。（）12、 絕熱不可逆膨脹過程中S 0,則其相反的過程即絕熱不可逆壓縮過程中S V 0。（）13、 克-克方程適用于純物質的任何兩相平衡。（）14、 對于一定的始終態(tài)，可逆過程的熵變小于不可逆過程的熵變。（）15、 如果一個化學反應的 舊-不隨溫度變化，則其 rS也不隨溫度變化，（）16、 一定溫度下的乙醇水溶液，可應用克一克方程式計算

3、其飽和蒸氣壓。 （）17、只要始、終狀態(tài)一定，不管由始態(tài)到終態(tài)進行的過程是否可逆，熵變就一定。（）1 8、在多相系統(tǒng)中于一定的19、在 10C , 1 01.3 2 5T, p下物質有從化學勢較高的相自發(fā)向化學勢較低的相轉移的趨勢。k Pa下過冷的H2O （ I ）凝結為冰是一個不可逆過程，故此過程的熵變大于零。（ ）20、氣體經不可逆絕熱膨脹后，因為Q = 0,故其熵變等于零。（）2 1、理想氣體的熵變公式SnCp,m InVnCV,mln衛(wèi)(1 ) U、Q、W、H ;( 2) Q、H、C、C V；只適用于可逆過程。（）V1p12 2、系統(tǒng)經絕熱不可逆循環(huán)過程中S= 0,。（）23、克拉貝龍

4、方程適用于純物質的任何兩相平衡。（）二、選擇題1、對于只做膨脹功的封閉系統(tǒng)的( A/T)V值是：()大于零 (2) $小于零(3 )等于零(4)不確定2、從熱力學四個基本過程可導出U?V=(1)對封閉的單組分均相系統(tǒng)，且0(3 )= 0W=時,(4)無法判斷的值應是()4、1mo 1理想氣體(1)經定溫自由膨脹使體積增加1倍;(2)經定溫可逆膨脹使體積增加1倍；(3)經絕熱自由膨脹使體積增加1倍；(4)經絕熱可逆膨脹使體積增加1倍。在下列結論中何者正確 ？()(3)5、 1(1 )S 1 = S2 = S3= s 4s 1= s 4，S 2= S3mol理想氣體經一等溫可逆壓縮過程，則:(2

5、) G ,=,V)(4 ) U、 H、Q p、Qv12、在100C , 10 1.3 2 5 k Pa下有1 mo 1的H2O ( l )，使其與1 00C的大熱源接觸并使其向真空中蒸發(fā)，變?yōu)?0 0C, 101.325.kP a的H 20( g )，對于這一過程可以用哪個量來判斷過程的方向？()(1 ) S(系統(tǒng))(2) S (系統(tǒng))+ S (環(huán)境)(3) G(4)S(環(huán)境)13、液態(tài)水在100C及10 1 325 k Pa下汽化成水蒸氣，則該過程的()。(1) H = 0;(2) S =0;(3) A = 0 ；(4) G = 014、17、 將克拉貝龍方程用于 出0的液一固兩相平衡，因為

6、 Vm ( H20,s ) Vm( H 2O ,l ),所以隨著壓力的增大，則H2O( I )的凝固點將:()(1)上升;(2)下降；(3)不變；(4)不能確定。15、理想氣體定溫自由膨脹過程為()(A) S0(B) U0 (D)Wv016、 同一溫度壓力下，一定量某物質的熵值()。(1) S(氣) S(液) S (固1); ( 2) S氣) S液)=S(固)o三、填空題1、等式0 適用于2、熱力學第三定律的普朗克說法的數(shù)學表達式為 o3、1mol理想氣體由同一始態(tài)開始分別經可逆絕熱膨脹(I)與不可逆絕熱膨脹(H)至相同終態(tài)溫度，(選擇填,=）則 u iU n, Sino1 m ol理想氣體從

7、p1=0 .5M P a節(jié)流膨脹到p2=0.1MP a時的熵變?yōu)镾=o5、使一過程的S=0,應滿足的條件是 6、有個學生對理想氣體的某個公式記得不太清楚了，他只模糊記得的是SnRx TP。你認為，這個公式的正確表達式中 ,x應為 o7、某體系進行一不可逆循環(huán)時，則 S體 o8熱力學基本方程之一為dH = ob1 e9、在 732 K 時，反應 NH4CI (s) = NH 3(g) + H Cl(g)的 rG- =- 20.8 kJ -mo 1 - , H =154 kJ -mO l-1，則該反應的rS=10、理想氣體在絕熱條件下向真空膨脹，u 0, H 0, S 0o (選填，=,=, 0

8、,0, 0 , 0或= 0)17、 由克拉貝龍方程導出最常用的、最簡單的克拉貝龍-克勞修斯方程的積分式時所作的三個近似處理分別是(1) ; (2) ;( 3 )。18、 已知某化學反應在2 5 C的標準摩爾熵變?yōu)樾?2 9 8 K),又知該反應的b C p,m,B，則溫度T時該反應的標準摩爾熵變rS= (T)=。19、熱力學基本方程d H=Td S +V d p + E b d nB的適用條件為組成變的系統(tǒng)和20、克勞修斯不等式的形式是 ;等號對應于 過程,不等號對應于 過程。四、計算題1、已知0C冰的飽和蒸氣壓為 0 6 1 1 k Pa,其升華焓為2820 J g-1,水汽的Cpm= 3

9、0 12 J K-1 mo 1 1 。若將0 C時的1 g冰轉變?yōu)?5 0C, 10 13 k Pa的水汽，系統(tǒng)的熵變?yōu)槎嗌?？設水汽為理想氣體。已知 H2O 的摩爾質量 M = 18 02 gmol-1。2、已知2 5C時C2H5OH(g)的標準摩爾生成焓為一 234.81 kJ mol-1。C,H2Q2, C2H5OH (g)的標準摩爾熵分別為 5 . 6 94 J K- 1 mol 1, 1 3 0 . 5 9 J K 1 m o l 1 ,2 0 5 .03 J K 1 mol-1,2 8 2 . 5 9 J K 1 mo1 -1,試計算25 C時C2H5OH (g )的標準摩爾生成吉

10、布斯函數(shù)。p(Hg, l)70243、 液態(tài)汞的飽和蒸氣壓與溫度T的關系式為ln22.473。試計算25C時Hg( l )PaT /K的飽和蒸氣壓p( H g, I )及Hg ( l )的摩爾蒸發(fā)焓 vapHm =?4、試計算1 k g 0C的水在1 0 1 3 2 5 kPa下變?yōu)? 0 0 C的蒸氣的S。已知水的汽化焓為 22 5 9 J g -1,質量熱容為4 184 J K 一1 g J ,蒸氣的質量熱容為1 96 J K-1 g -1。37543065 、5、 固態(tài)氨的飽和蒸氣壓為ln( p / kPa) 2101,液態(tài)氨的飽和蒸氣壓為ln( p / kPa) 17.47。試T/KT

11、/K求(1)三相點的溫度、壓力；(2)三相點的蒸發(fā)焓、升華焓和熔化焓。6、1 mol, 1 0 d m3, 10 0 K的H 2 （設為理想氣體）放在 60 0 K熱源中反抗恒定外壓 4 9 88 kPa作 不可逆膨脹至平衡態(tài)，以H2為系統(tǒng)，熱源為環(huán)境，求環(huán)境的熵變。7、 已知CO2在194 .67 K時的摩爾升華焓為25.30 k J -m o 1 -1,固體CO2在194. 6 7 K時的標準摩爾 熵為68. 8 J K 1 mol 1,求氣體CO 2在194. 67 K的標準摩爾熵。8、 在2 9 8 K等溫下，一瓶0 2 mol,20 kP a的氧氣和另一瓶 0 8 mol,80 kP

12、a的氮氣相混合，混合后氣 體充滿兩個瓶內，設氧與氮氣都是理想氣體求：（1）混合均勻后，瓶內氣體的壓力；混合過程中的Q, W, U, H , S, A, G。9、 今有2 mo 1的水（H2O, l ）在100C及其飽和蒸氣壓 101 3 25 k Pa下全部蒸發(fā)成水蒸氣（H2O, g ）。已知在此條件下 H2O （ l ） 的摩爾蒸發(fā)焓 v apHm = 40 668 kJ mo，求過程的Q,W, U, H ,S, A及Go （液態(tài)水的體積相對氣態(tài)的體積可以忽略）10、4 mol某理想氣體，其C v m = 2 5 R,由始態(tài)531 4 3 K, 600 kPa,先等容加熱到 70 8 5 7

13、 K，在絕熱可逆膨脹至500 kPa的終態(tài)。求終態(tài)的溫度。整個過程的U及S各為若干？311、 1 kg空氣從0C, 50 0 cm3的狀態(tài)變到1 00C,1 00 0 cm的狀態(tài)，其熵變?yōu)槎嗌?？可把空氣作為理想氣體，其Cvm為2 0 79 J K：1 mo 1 一1。已知空氣中 2與02的摩爾比為0 7 9 / 0 2 1,N 2與O 2的摩 爾質量分別為28 0 g mo 1 -1與3 2 0 g mol-1。312、 在17C, 778 k Pa下的1 g液態(tài)氨，在真空容器內恒溫蒸發(fā)，直到最終體積為165 cm，壓力為778 k Pa。試計算系統(tǒng)在該過程中的Q, U , H , S及 G。

14、已知在1 7C ,778 kPa下液氨的質量體積為2 cm3 -g -1,氨氣的質量體積為165 cm3 g 一1。在1 7 C時液氨的飽和蒸氣壓為77 8 k Pa,氨的蒸發(fā)焓為 1275 J g-1。13、 設有2 mol單原子理想氣體，其Cpm = 2 5 R。由298 15 K及3 MPa的始態(tài)壓力突然降到100k Pa絕熱膨脹，作膨脹功 2095 J,試計算系統(tǒng)的熵變S。14、 1 mo l理想氣體從同一始態(tài) 25C,506 5 k Pa分別經歷下列過程到達相同的終態(tài)25C ,10 1 3 kPa。此二途徑為（1）絕熱可逆膨脹后等壓加熱到終態(tài)；（2）等壓加熱，然后經等容降溫到達終態(tài)。

15、分別求出此二過程的Q, W, U, H, S和Go15、已知H2O（l）在29 8K時的飽和蒸氣壓為3168Pa,蒸發(fā)焓為 44. 0 1kJmol1,現(xiàn)有2molH2O （l）在298K、0. 1 MPa下變?yōu)橥瑴赝瑝旱乃魵?。計算此過程的U, H, S, G。設蒸氣可視為理想氣體。1 6、在5 9C時，過冷液態(tài)二氧化碳的飽和蒸氣壓為0 460 MPa，同溫度時固態(tài) CO 2的飽和蒸氣壓為0 43 4 M P a,問在上述溫度時，將1 m ol過冷液態(tài) CO 2轉化為固態(tài) CO2時，G為多少？設氣體服從理想氣體行為。1 7、1 m ol 268 K的過冷液態(tài)苯，凝結成為.268 K的固態(tài)苯。

16、用熵增原理通過計算證明此過程能否發(fā)生。已知苯的熔點為2 78 K,摩爾熔化焓 fusHm = 9 9 2 3 J mol-1，定壓摩爾熱容 Cp m ( C6H6, I) = 12 6 9 J K-1 mo I-1 , Cpm( C6H6, s ) = 122 7 J K -1 mo I-1。18、 1 mo 1理想氣體在30 0 K下，等溫可逆膨脹體積增加一倍，計算該過程的 W,Q, U, H, G, A 及S。19、1 mo 1水在1 0 0C、101.325 kP a恒溫恒壓蒸發(fā)為同溫同壓下的水蒸氣，然后將此水蒸氣恒溫可逆膨脹變?yōu)?00C、50 k Pa的水蒸氣，求此過程的Q, W, U

17、, H, AS, AA和 G。已知水在10 0C、l 013 25 Pa下的 vapHm 為 4 0.6 7 kJ. mol-120、反應 Fe3O4(s) + 4H 2(g) = 3Fe ( ) + 4H2O(g)在 8 0 0 K 下 進行。求反應的 rH 7 (800K8 ),rU - (800K) , r G - ( 8 00K)各為多少？29 8 K有關數(shù)據(jù)如下表：物質自 1fHm / kJ m ol 1S/ JK-1- mol-1Cp, m/ JK1 mo I-1Fe3O隨壓力的變化率dT / d p = ?22、 乙醚在0C時的飽和蒸氣壓為 24 6 kPa，在033C時的蒸發(fā)焓

18、為385 J烏一1，試計算乙醚在33C 時的蒸氣壓。已知 C2H5OC2H 5的摩爾質量 M = 7 4 5 g m o I-1。23、 在2 5C時1 mo I O2從100 0 kPa自由膨脹到1 0 0 kPa,求此過程的 U, H, S , A, G (設O2 為理想氣體)。24、在溫度恒定為30 0 K的條件下，將1 m oI體積為2010-3 m3的理想氣體A與1 mol體積為3010-3 (s)-1 116 .71151 .46H2(g )1 9 3.0 0Fe ()01 3 0.5828.3H 1、在0 C附近，純水和純冰成平衡，已知0 C時，冰與水的摩爾體積分別為 0 0 1

19、 9 6 41 0 3 m3 mol 0( g)3027 .1530.88-2 4 1.8 41 8 8. 7 436. 0 226試求2m o 1,1 0 0C, ,40 KP a水蒸氣變成100C及100 KPa的水時，此過程的 H和, G。設水蒸氣可視為理想氣體，液體水的體積可忽略不計。已知水的摩爾氣化熱為4067 0 J mol-12 7、（1）在300K時，5mol的某理想氣體由10dm 3定溫可逆膨脹到100 dm3計算此過程系統(tǒng)的熵變；（2） 上述氣體在30 0K時由10 dm3向真空膨脹變?yōu)?00 dm 3.試計算此時體系的 S,并與熱溫商作比較.求此反應在398K時，標準壓力

20、下E= 1 mol 時的 Q,W, U , H , S及 G29、苯在正常沸點353k下的 vapHm 30.77kJ.mol苯（1）和苯（g）的Cp,m分別為135.1和81.7628、已知各物質在 2 9 & 15K時的熱力學函數(shù)數(shù)據(jù)如下：物質C2H5OH (g)C2 H 4 ( g )H 2 O (g) ?fHm /Kj.mol-1235.3 0 ?5 2 .2 8 3241.8 0Sm/J.mcjl.K-1282. 02 1 9.4 5188. 7 4?CP,m1 1J.K .mol65.4 44 3. 563 3.577對下列反應：C2H 5 OH(g) = C2H 4 (g)? + H 0( g) ?1 1J.K .mol ,現(xiàn)將2 m ol的苯（g）在300K, 101.3 2 5KPa下全部等溫等壓冷凝為苯（I）,求此過程的Q,W, U , H , S及 G30、 在恒熵條件下，將3. 45mol的某雙原子理想氣體從