热力学第二定律 习题

更新时间:2024-03-17 12:09:04 阅读: 评论:0

2024年3月17日发(作者:脚踝扭伤的四个恢复阶段)

热力学第二定律 习题

四、概念题

(一) 填空题

1.在高温热源

T

1

和低温热源

T

2

之间的卡诺循环, 其热温熵之和

过程的热机效率

Q

1

Q

2



T

1

T

2

。循环

0

Q

2.任一不可逆循环过程的热温熵之和可以表示为

T



不可逆

3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的

S

sys



0

S



0

amb

4.系统经可逆循环后,

S

( )0, 经不可逆循环后

S

( )。(填>,=,<)。

5.某一系统在与环境300K大热源接触下经历一不可逆循环过程,系统从环境得到10kJ

的功,则系统与环境交换的热

Q



S

sys



S

amb



6.下列过程的△U、△H、△S、△G何者为零?

⑴ 理想气体自由膨胀( );

⑵ H

2

(g)和Cl

2

(g)在绝热的刚性容器中反应生成HCl(g)的过程( );

⑶ 在0 ℃、101.325 kPa下水结成冰的相变过程( )。

⑷ 一定量真实气体绝热可逆膨胀过程( )。

⑸ 实际气体节流膨胀过程( )。

7.一定量理想气体与300K大热源接触做等温膨胀,吸热Q=600kJ,对外所做功为可逆功

的40%,则系统的熵变

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,总压为2 p

1

,总体积为V

1

,温度为

T

1

,此过程的△S( )0(填>,<或=,O

2

和N

2

均可看作理想气体)。

*

9.热力学第三定律用公式表示为:

S

m





10. 根据 dG =

SdT+Vdp可知任一化学反应的

Δ

r

G

m

(1)

( )

p



T

Δ

r

G

m

(2)

( )

T



P

Δ

r

V

m

(3)

( )

T



P

S

11.某理想气体在500 K、100 kPa时,其

m

( )(要求填入具体数值和单位)。

p



T

$



r

S

m

12.任一化学反应的



T



p

$

不随

,因此一定温度范围内化学反应的

r

S

m

温度变化的条件是( )。

S

13. 一定量理想气体,恒温条件下熵随体积的变化率



V



T

S

气体,恒温条件下熵随体积的变化率



V



T

1 / 4

;一定量范德华

14. 1 mol双原子理想气体由始态370 K、100 kPa分别经①等压过程和②等容过程加热

到473 K,则在①、②两个过程中下列物理量的关系是:Q

1

( )Q

2

;W

1

( )W

2

△H

1

( )△H

2

;△S

1

( )△S

2

(填>,<或=)。

15. 某气体的摩尔定压热容和摩尔定容热容分别为C

p,m

、C

V,m

⑴ 在S-T图上画出等压升温线和等容升温线;

⑵ 图中某温度下等压线与等容线斜率之比为( )。

16. 1 mol理想气体由始态Ⅰ(p

1

,V

1

,T

1

)分别经绝热可逆和绝热向真空膨胀至相同体积

V

2

,其相应的终态为Ⅱ(p

2

,V

2

,T

2

)及Ⅲ(p

3

,V

2

,T

3

),则在两个终态间的关系为T

2

( )T

3

p

2

( )p

3

;S

2

( )S

3

(填>,<或=)。

17.已知25℃时Hg(l)的

V

m

1.48210

5

m

3

mol

1

,恒压热膨胀系数

1

V

10

-4

K

-1

。在恒温25℃时将1mol Hg(l)由100kPa加压到1100kPa,假设此



=1.82×

V

T

p

V

过程汞的体积变化可忽略不计,则此过程的△S =( )。

18.乙醇液体在常压、正常沸点温度下蒸发为乙醇蒸气,此过程的△H与△S的关系式

( ); △H与Q的关系式( );计算△H所需的热力学基础数据:( ),所依据

的公式形式为( )。

19. 指出下列各热力学关系式的成立条件:

⑴ △G

△H

T△S ( );

⑵ dG

=-

SdT+Vdp ( );

Δ

SnR

ln

V

2

( )。

V

1

20. 指出下列各关系式的应用条件:

(1) △G=-W

: ( );

(2) △S≥0 ( >0自发;=0平衡):( );

(3)

dS

δ

Q

: ( )。

T

21. 1 mol理想气体经节流膨胀(即Joule-Tomson实验)压力自p

1

降低到p

2

,此过程的

△A( )0,△U( )0 ,(填>,<或=)。

22. 在0 ℃、101.325 kPa下,液态水的摩尔熵( )冰的摩尔熵;液态水的摩尔吉

布斯函数( )冰的摩尔吉布斯函数(填>,<或=)。

23. 2mol理想气体在300K下100 kPa压缩至1 MPa,并放热10 kJ,此过程的

ΔS



J

K

1

mol

1

ΔAnRTln

Vln

1

p/

2

p

24.表达式

QW'TΔSΔG

适用条件为

2

/V

1

nRT

( )。

(二)选择题

1. 理想气体与温度为T的大热源接触并作等温膨胀吸热Q,所作的功是变到相同终态

的最大功的20%,则系统的熵变为( )。

(a) Q/T; (b)0; (c)5Q/T; (d)-Q/T

2.封闭系统中

W'0

时的等温等压化学反应,可用( )式来计算系统的熵变。

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