第三章热力学第二定律复习题及解答

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1、第三章热力学第二定律一、思考题1.自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？答：前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。2.空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢？答：不矛盾。Claususe说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。3.能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等

2、温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。4.某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。5.对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？答：说法正确。根据Claususe不等式，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则。6.相变过程的熵变可以用公式来计算，这种说法对吗？答：说法不正确，只有在

3、等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式来计算。7.是否恒大于?答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的等于。8.将压力为101.3kPa，温度为268.2K的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为278.7K，如何设计可逆过程？答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7K：9.下列过程中，Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG和ΔA的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？（1）理想气体真空膨胀；（2）实际气体绝热可逆膨胀；（3）水在冰点结成冰；（4）理想气体等温可逆膨胀；（5）H2（g）和O2（g）在

4、绝热钢瓶中生成水；（6）等温等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达到平衡：H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）答：（1）（2）（3）（4）（5）（6），，10.298K时，一个箱子的一边是1molN2(100kPa)，另一边是2molN2(200kPa)，中间用隔板分开。问298K时抽去隔板后的熵变值如何计算？答：设想隔板可以活动，平衡时压力为150kPa,=0=-1.41J·K-111.指出下列理想气体等温混合的熵变值。（1）（2）（3）答：（1）因为气体的体积缩小了一半。（2）因为理想气体不考虑分子自身的体积，两种气体的活动范围没有改变。（3）因为气

5、体的体积没有改变，仅是加和而已。12.四个热力学基本公式适用的条件是什么？是否一定要可逆过程？答：适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件，但是由于都是状态函数，对于不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。二、概念题题号12345678选项CABDBCDC题号910111213141516选项DDDAABBB1.理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变ΔS体及环境的熵变ΔS环应为（）。（A）ΔS体>0，ΔS环=0（B）ΔS体<0，ΔS环=0（C）ΔS体>0，ΔS环<0（D

6、）ΔS体<0，ΔS环>0答：（C）理想气体等温膨胀，体积增加，熵增加，但要从环境吸热，故环境熵减少。2.在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变（）。（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）不能确定答：（A）封闭系统绝热不可逆过程，熵增加。3.H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程（）。（A）ΔH=0（B）ΔU=0（C）ΔS=0（D）ΔG=0答：（B）因为钢瓶恒容，并与外界无功和热的交换，所以能量守衡，ΔU=0。4.在273.15K和101325Pa条件下，水凝结为冰，判断系统的下列热力学量中何者一定为零（）。（A）ΔU（B）ΔH（C）

7、ΔS（D）ΔG答：（D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变，Gibbs自由能不变。5.一定量的理想气体向真空绝热膨胀，体积从变到，则熵变的计算公式为（）。（A）ΔS=0（B）（C）（D）无法计算答：（B）因为Q=0，W=0，即ΔU=0，则体系温度不变，可设置为等温膨胀过程，QR=-WR=nRTln，即。6.在N2和O2混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是（）。（A）ΔU=0（B）ΔA=0（C）ΔS=0（D）ΔG=0答：（C）绝热可逆过程是衡熵过程，QR=0故ΔS=07.单原子分子理想气体的CV,m=(3/2)R，温度由T1变

8、到T2时，等压过程系统的熵变ΔSp与等