物化测试题- 热力学第二定律.doc

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1、物化试题-热力学第二定律第二章热力学第二定律一、思考题1(指出下列公式适用范围:ΔS=nRlnp/p+ClnT/T=nRlnV/V+ClnT/T()112p2121V21答:封闭体系平衡态，不作非体积功，理想气体单纯状态变化的可逆过程。(2)dU=TdS-pdV答:组成不变的封闭体系平衡态，不作非体积功的一切过程。(3)dG=Vdp答:组成不变的封闭体系平衡态，不作非体积功的定温过程。2(判断下列各题说法是否正确，并说明原因。(1)不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。(后者说法正确，前者错误。例如不可逆压缩就不是自发过程)(2)凡熵增加过程都是自发过程。(必

2、须是孤立体系。)(3)不可逆过程的熵永不减少。(必须是孤立体系。)(4)体系达平衡时熵值最大，吉布斯函数最小。(绝热体系或孤立体系达平衡时熵最大，定温定压不作非体积功的条件下，体系达平衡时吉布斯函数最小)(5)某体系当内能、体积恒定时，ΔS,0的过程则不能发生。(必须限制在组成不变的封闭体系中，且不作非体积功的条件下，即公式dU=TdS-pdV的适用范围。当dU=0，dV=0时，dS=0，不可能发生dS,0的过程)(6)某体系从始态经历一个绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些状态函数的变量，可以设计一绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态。(根据熵增原理，绝热不可逆过程

3、ΔS,0，而绝热可逆过程的ΔS=0。从同一始态出发，经历绝热不可逆和绝热可逆两条不同途径，不可能达到同一终态)(7)在绝热体系中，发生一个不可逆过程从状态A到达状态B，不论用什么方法，体系再也回不到原来状态。(在绝热体系中，发生一个不可逆过程，从状态A到状态B，ΔS,0，S,S。仍在绝热体系中，从状态B出发，无论经历什么过程，体系熵值有BA增无减，所以回不到原来状态。)(8)绝热循环过程一定是个可逆循环过程。(对的。因为绝热体系中如果发生一个可逆变化，ΔS=0，发生一个不可逆变化ΔS,0，如果在循环过程中有一步不可逆，体系熵值就增加，便回不到原来状态。只有步步可逆，ΔS=

4、0体系才能回到原态。)3(将下列不可逆过程设计为可逆过程:(1)理想气体从压力p向真空膨胀至p。12答:可设计定温可逆膨胀。(2)两块温度分别为T、T的铁块(T,T)相接触，最后终态温度为T。1212答:在T和T之间设置无数个温差为dT的热源，使铁块T和T-dT、T-2dT„的热12111源接触，无限缓慢地达到终态温度T，使铁块T与T+dT、T+2dT„的热源接触，无限缓222慢地趋近于终态温度T。(3)30?、1大气压下的HO(l)向真空蒸发为30?、1大气压下的HO(g)。22答:可以设计两条可逆途径:一条是定压可逆，另一条是定温可逆。(4)理想气体从状态?(p、V、

5、T)经绝热不可逆变化到状态?(p、V、T)。111222答:可设计下列四条途径?从状态?定容可逆或压到状态A后，再定温可逆膨胀至状态?;?从状态?定压可逆膨胀至状态B后，再定温可逆膨胀至状态?;?从状态?定温可逆膨胀至状态C后，再定压可逆膨胀至状态?;?从状态?定温可逆膨胀至状态D，再定容膨胀至状态?。4(回答下列问题:(1)欲提高卡诺机效率，可以增加两个热源的温差，若增加温差为ΔT，问是保持T1不变、升高T有利，还是保持T不变，降低T有利,221答:(1)在变化温差相同时保持T不变，降低T，对提高热机效率有利。21(2)(a)有人想利用地球内部和表面温差来制造地热发电机

6、。(b)有人想利用赤道和地球二级的温差来制造热机。(c)也有人想利用大气层中不同高度的不同压力来作功。以上三种设想有道理吗,答:(a)和(b)二者从理论上分析是可行的。(c)的设想是错误的，因为压力随高度分布，服从Boltzman平衡分布，所以无推动力可言。(3)1摩尔温度为TK的理想气体，经绝热不可逆膨胀，体积增加1倍，没有对外作功，试问:(a)该气体的温度会不会改变,(b)该气体的熵增量为多少,(c)环境熵有没有变化,答:(a)Q=0，W=0，则U=0。理想气体的内能是温度的函数，内能恒定，则膨胀后温度不变。(b)绝热膨胀对外不作功，只能是向真空膨胀。现设计定温可逆膨

7、胀，Δ-1S=nRlnV/V=Rln2=5.763J?K。(c)ΔS=Q/T=0。环环21(4)指出下列各过程中，Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG等热力学函数哪些为零，哪些相等(指绝对值):(a)理想气体向真空膨胀。(b)绝热可逆膨胀。(c)可逆相变。(d)理想气体定温可逆膨胀。(e)下述气相反应在定温定压下可逆进行:A(g)+B(g)?2C(g)(f)若上述反应为不可逆化学变化，情况又将如何,答:(a)Q、W、ΔU、ΔH均为零(b)Q=0，ΔS=0，ΔU=-W。R(c)Q=ΔH，ΔG=0，ΔA=-W。pR(d)ΔU=0，ΔH=