08热力学第二定律习题解答 - 副本

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1、4第八章热力学第二定律一选择题1.下列说法中，哪些是正确的？()（1）可逆过程一定是平衡过程；（2）平衡过程一定是可逆的；（3）不可逆过程一定是非平衡过程；（4）非平衡过程一定是不可逆的。A.(1)、(4)B.(2)、(3)C.(1)、(3)D.(1)、(2)、(3)、(4)解：答案选A。2.关于可逆过程和不可逆过程的判断，正确的是()(1)可逆热力学过程一定是准静态过程；(2)准静态过程一定是可逆过程；(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；(4)凡是有摩擦的过程一定是不可逆的。A.(1)、(2)、(3)B

2、.(1)、(2)、(4)C.(1)、(4)D.(2)、(4)解：答案选C。3.根据热力学第二定律，下列哪种说法是正确的？()A．功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功；B．热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体；C．气体能够自由膨胀，但不能自动收缩；D．有规则运动的能量能够变成无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变成有规则运动的能量。解：答案选C。4一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：()A.温度不变，熵增加；B.温度升高，

3、熵增加；C.温度降低，熵增加；D.温度不变，熵不变。解：绝热自由膨胀过程气体不做功，也无热量交换，故内能不变，所以温度不变。因过程是不可逆的，所以熵增加。故答案选A。5.设有以下一些过程，在这些过程中使系统的熵增加的过程是()(1)两种不同气体在等温下互相混合；(2)理想气体在等体下降温；(3)液体在等温下汽化；(4)理想气体在等温下压缩；(5)理想气体绝热自由膨胀。4A.(1)、(2)、(3)B.(2)、(3)、(4)C.(3)、(4)、(5)D.(1)、(3)、(5)解：答案选D。二填空题1．在一个孤立系统内，

4、一切实际过程都向着的方向进行。这就是热力学第二定律的统计意义，从宏观上说，一切与热现象有关的实际的过程都是。解：热力学概率增大；不可逆的。2．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是是等价的，前者是关于过程的不可逆性，后者是关于过程的不可逆性。解：热传导；功变热3．气体处于相同的初始温度和压强，把它们从体积V压缩到V/2，过程无限缓慢地进行。等温压缩时，Q=，熵变DS=；绝热压缩时，Q=，熵变DS=。解：等温压缩时绝热压缩时，Q=0；DS=04．若一摩尔理想气体经过一等压过程，温度变为原来的2倍，则其体积变为原来

5、的倍；过程后气体熵的增量为（设Cp,m为常量）。解：体积变为原来的2倍；按照例题8.1的理想气体熵的表达式，可得到过程后气体熵的增量DS=Cp,mln2。三计算题Vpo12ab等温线绝热线1．试证明在p-V图上：（1）等温线与绝热线不能相交于两点；（2）两条绝热线不能相交。（提示：利用热力学第二定律，用反证法）证：（1）如图所示，假设等温线a1b和绝热线a2b有两个交点a和b，则循环a1b2a对外做正功，功的大小等于循环曲线包围的面积，在循环中系统从等温过程a1b中吸热，而不放出任何热量，在绝热过程a2b中无热交换

6、，根据热力学第一定律，循环过程的功就等于系统在等温过程中吸收的热量。这样就形成了一个仅从单一热源吸热，使它完全变成功，而不引起其它变化。这就违背了热力学第二定律的开尔文表述。因此等温线与绝热线不能相交于两点。VpoIIIaⅢ（2）假设两条绝热线I与II在p-V图上相交于一点a，如图所示。现在，在图上画一等温线Ⅲ4，使它与两条绝热线组成一个循环。这个循环只有一个单热源，它把吸收的热量全部转变为功，并使周围没有变化。显然，这是违反热力学第二定律的，因此两条绝热线不能相交。2．（1）设一质量为m克的物体具有恒定的比热容c

7、，试证当此物体由温度T1加热到T2时，其熵的变化为（2）试问在冷却时这物体的熵是否减小？（2）如果冷却时这物体的熵减小，那么在这样的过程中宇宙的总熵是否减小？解：（1）在初态和终态间设计一个可逆过程，则，积分得即（2）冷却时T2

8、（3）两个热库的熵各改变多少？解：（1）黄铜棒的状态没有改变，因此它的熵在过程前后没有变化，因此传导过程中所发生的熵的总变化就是两个热源中的熵变化。热源温度不变，因此两个热源的变化可以看成是可逆等温过程，这样就得到传导过程中所发生的熵的总变化为J×K-1（2）在这传导过程中棒的熵不改变。(3)J×K-1J×K-14．质量为0.30kg、温度为90℃的水，与质