第三章热力学第二定律.docx
- 文档编号:26860712
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:75.86KB
第三章热力学第二定律.docx
《第三章热力学第二定律.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章热力学第二定律.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第三章热力学第二定律
第三章
热力学第二定律
自测题
㈠填空题
1.在高温热源T1和低温热源T2之间的卡诺循环,其热温熵之和学¥=。
循环过程的热级效率二。
T1T2
2.任一不可逆循环过程的热温熵之和,可以表示为
3.在绝热密闭的刚性容器中发生某一化学反应,此过程的
00;.■:
Samb0。
4.系统经可逆循环后,运()0,经不可逆循环后.SS()。
(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二;
=;i-Samb—
6.下列过程的△U、△H、△G何者为零
⑴理想气体自由膨胀();
⑵H2(g)和CI2(g)在绝热的刚性容器中反应生成HCI(g)
的过程();
⑶在0C、101.325kPa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%则系统的熵变厶s二。
8.1mol。
2(P1,V1,「)和1molN2(P1,V1,Td混合后,总压为2»,
总体积为V1,温度为Ti,此过程的厶S()0(填>,<或=,
。
2和N2均可看作理想气体)。
9.热力学第三定律用公式表示为:
sm=。
10.根据dG=—SdT+Vdp可知任一化学反应的
(1)l^r^=Ie丿
(2)"G=
\:
Tp
(3)科二
);
);
)。
11.某理想气体在500K、
100kPa时,其'色]=()(要求
填入具体数值和单位)。
12.任一化学反应的’空!
〕=(),因此一定温度范围内化学
反应的.-.sm不随温度变化的条件是()。
13.一定量理想气体,恒温条件下熵随体积的变化率
S=;一定量范德华气体,恒温条件下熵随体积的变化率
dVt
—。
WT
14.1mol双原子理想气体由始态370K、100kPa分别经①等压过程;②等容过程;加热到473K,则①、②两个过程下列物理量的关系是:
Q1()Q2;W1()W2;
△H1()△出;厶S1()△S2(填>,v或=)。
15.某气体的摩尔定压热容和摩尔定容热容分别为Cp,m、CV,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()。
16.1mol理想气体由始态1(p1,V1,T1)分别经绝热可逆和绝热
向真空膨胀至相同体积
(P3,V2,T3),则在两个终态间的关系为T2(S2()S3(填>,v或=)。
17.已知25C时Hg(l)的Vm=1.48210Jm3molJ
1w
:
-V:
V丨
V2,其相应的终态为H(P2,V2,T2)及皿
)T3;P2()P3;
,恒压热膨胀系数
—=1.82X0-4K-1.在恒温25C时将1molHg(l)由100kPa加压
到1100kPa假设此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
的厶H与厶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:
△G=^H-T^S(
);
⑵dG=-SdT+Vdp(
);
⑶AS=nRh》(
)°
20.指出下列各关系式的应用条件:
(1)△G=-W7:
(
);
(2)△S>0(>0自发;=0平衡):
(
);
(3)ds晋:
()
°
21.1mol理想气体经节流膨胀(即Joule-Tomson实验)压力自
p降低到P2,此过程的△A()0,AU()0,(填>,二或<)。
22.在0C、101.325kPa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
>,v或=)。
23.2mol理想气体在300K下100kPa压缩至1MPa,并放热10
件为()。
25.已知在汞的熔点-38.87C附近,液体汞的密度小于固体汞的密度,因此汞的熔点随外压增大而(),所依据的公式形式
为()。
㈡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。
⑻;(b)S二也;(c).SG;(d)0nRln冷。
TTTV1
3.在隔离系统中发生的()过程,系统的熵变厶S=0。
(a)任何;(b)循环;(c)可逆;(d)不可逆。
4.具有相同状态n,T,V的氧气和氮气,在维持恒温恒容条件下混合
此过程系统的熵变•s=。
(a)0;(b)nRln2;(c)-nRln2;(d)2nRln2
5.系统经过一个不可逆循环后,其S()。
(a)ls系统o,ls环-0;(b)=S系统=0‘ls环0;
(c)S系统=0,於环=o;(d)出系统〉0,as环Ao
6.在p衽力下,将2mol、0C的H2O(l)与1mol、20C的出0
(1)
在一绝热器中混合,此过程()。
(a)S0;(b)S=0;(c)S:
0;
(d)不能判断s的符号。
7.如图,将隔板抽走后,左、右的气体(可视为理想气体)发生混合,此等温等压混合过程的△S=()JK1mor10
0.4molA
25C
100kPa
0.6molB
25C
100kPa
(a)0;(b)5.595;(c)—5.595;(d)11.87。
8.298K和101.325kPa下,若把Pb和Cu(CHsCOO)2的反应安
排在电池中以可逆的方式进行。
系统作出电功91.84kJ,同时电池吸热213.62。
贝卩()。
(a)△U>0,^Sv0;(b)△Uv0,^S>0;
(c)△Uv0,^Sv0;(d)△U>0,^S>0。
9.在101.325kPa,—5C过冷水结冰,则此过程的AH();^S();△G();△Samb()。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
10.在—10C、p压力下,过冷水自动凝结成冰,若此过程的
熵变为iS,且过程的热为0,则()。
(a)S:
0,S-丁0;(b)S:
0,S-〒0;
(c)S0,S—Q:
0;(d)s0,s—Q0
11.在绝热密闭刚性容器中发生某一化学反应,系统终态温度升高,压力增大,此过程的),AH(),^S(),△Samb()。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
12.一定量的理想气体经一等温不可逆压缩过程,则有()。
(a)△S>0;(b)△S=0;
(c)△Sv0;(d)无法判断厶S的正负。
13.1mol理想气体从始态P1,V1,T1分别经两种不同途径变化
到终态
(1)绝热可逆压缩P2,V2,T2
(2)恒外压下绝热压缩到P27,V2,T2Z,则()。
(a)T2=T2Z,P2=P2Z;(b)T2>T?
/,P2>P2Z;
(c)T2VT2/P2VP2/(d)T2VT2/P2>P2
14.若已知某化学反应的人rCp,m0,则该反应的,':
rSm随温度升
咼而()。
(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)无法确定
15.对于理想气体,下列偏微分中,数值小于零的是()
16.状态方程为PV^RTbPb0的真实气体和理想气体各1mol,并均从同一始态T1,p1,V1出发,经绝热可逆膨胀到相同的V2
时,则两系统的过程厶U(真实气体)()△U(理想气体);△S(真实气体)()△S(理想气体)。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
17.某气体的状态方程pVm=RT+bp(b是大于零的常数),
此气体向真空绝热膨胀后的温度()。
(a)不变;(b)上升;(c)下降;(d)无法判断。
18.加压的液态氨NH3l通过节流阀而迅速蒸发为气态氨
NH3g,则此过程的△U();△H();△S()。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
19.在一带活塞的绝热气缸中发生某一化学反应,系统的终态温度升高,体积增大,则此过程的W();△H();△S();△G()。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
20.在25C时上fGm石墨(),■■■■fGm金刚石()。
(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
21.在真空密闭的容器中1mol1OOC,101.325kPa的液体水全部蒸发为100C,101.325kPa的水蒸气,此过程的△H();△S();△A()。
⑻>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定。
22.一定量的理想气体经一等温不可逆压缩过程,则有()。
(a)GA;(b)G八A;(c)G:
A;(d)无法确定。
23.1mol、300K、100kPa的理想气体,在外压恒定为10kPa
条件下,体积等温膨胀为原来的10倍,此过程的厶G二()。
(a)0;(b)19.1J;(c)5743J;(d)—5743J。
24.某纯物质的液体凝固时,液体的密度大于固体的密度,则
该液体的凝固点随压力升高而()
(a)升高;(b)降低;(c)不变;(d)不能确定其变化。
25.在一定的温度下,任何系统的吉布斯函数之值均随压力增
加而()。
(a)增大;(b)不变;(c)减小;(d)无法判断。
26.范氏气体经Joule实验后(绝热向真空膨胀)气体的温度将
(a)上升;(b)
下降;
(c)不变;(d)不定。
27.在封闭系统中进行的
(
)过程,系统的飞=0。
(a)绝热可逆;
(b)
等温等容且不做非体积功;
(c)等温等容;
(d)
等温等压且不做非体积功。
(三)计算与证明题
1.298K,101.325kPa下,1mol双原子理想气体经下列过程膨胀到体积增大一倍,求各过程的△S。
⑴恒温自由膨胀;
⑵反抗恒外压(Pamb=P2)恒温膨胀;
⑶恒温可逆膨胀;
⑷绝热自由膨胀;
⑸绝热可逆膨胀;
(6)在101.325kPa下加热。
2.1mol理想气体由1013.25kPa,5dm3,609.4K反抗恒外压101.325kPa膨胀至40dm3,末态压力等于外压,求此过程的W、Q、△U、△H、M、△G。
已知:
始态熵值S1=200JK,,CV,m=12.5JmoLK,。
3.某系统如下图所示,02和N2均可看作理想气体,且CV,m均为20.8Jmo「1K_1,容器是绝热的。
试计算抽去隔板后达到平衡时
的并判断过程的自发性。
1molO2,10C,V1molN2,20C,V
4.物质的量为n的理想气体绝热自由膨胀,体积由V1膨胀至
V2=2V1,求过程的厶S,并判断过程是否自发。
5.1mol理想气体恒温下由10dm3反抗恒外压101.325kPa膨胀至平衡态,△S=2.21JK-_1,求过程的W。
6.已知在101.325kPa下,水的沸点为100C,其摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJmol"。
已知液态水和水蒸气在100C〜120C范围内的平均定压摩尔热容分别为:
Cp,m(H2O,l)=76.116JmolK^及Cp,m(tO’g)=36.635Jmol,
今有101.325kPa下120C的1mol过热水变成同温同压下的水蒸气,求过程的厶S和厶G。
7.某气体的状态方程为!
pn2v=nRT,nmol该气体由Vi恒温可逆膨胀至V2,试导出此过程W、Q、△U、AH、△、△A和AG的计算公式。
8.理想气体恒温膨胀从热源吸热Q,而做的功仅是变到相同终态最大功的10%,试求气体及热源的熵变并判断该过程是否自发。
9.始态为「=300K,pi=200kPa的某双原子理想气体1mol,经下列不同途径变化到T2=300K,p2=100kPa的终态,求各途径的Q和厶S。
⑴恒温可逆膨胀;
⑵先恒容冷却使压力降到100kPa再恒压加热到T2;⑶先绝热可逆膨胀使压力降到100kPa,再恒压加热到T2。
10.苯的正常沸点353K下的△vapHm=30.77kJmol,,今将353K及101.325kPa下的1mol苯液体向真空蒸发为同温同压的苯蒸气
(设为理想气体)。
⑴试求算在此过程中苯吸收的热Q与做的功W;
⑵求苯的摩尔汽化熵△vapSm及摩尔汽化吉布斯函数厶vapGm;
⑶求环境的熵变△Qmb;
⑷应用有关原理判断上述过程是否为可逆过程。
11.在298.15K,101.325kPa下若使1mol铅与醋酸铜溶液在可逆的条件下作用。
系统可给出电功91.79kJ,同时吸热213.43kJ。
试计算此过程的厶U、△H、△A和厶G。
12.试证明下列关系
⑶d^>-fpdp
13.试由热力学基本方程及麦克斯韦关系式证明理想气体的热力学能和焓均只是温度的函数。
14.5dm3空气在25C和98.657kPa压力下以气泡形式通过盛有甲醇的烧瓶,问离开烧瓶后饱和了甲醇的空气的体积是多少?
空
气中吸收了多少质量的甲醇?
已知25C的气化热为37.4kJmor1,正常沸点为64.7Co
15.—59C下过冷液体SO2(l)的蒸气压为466kPa,固体SO?
(s)的蒸气压为439kPa计算在此温度下,0.5molSO2(I)凝固成
SO2(s)过程的△G。
(SO2蒸气可以看作理想气体)
16.1molN2(可看作理想气体)由300K、101.325kPa下绝热可逆压缩至405.2kPa,再等容升温至500K,最后再经等压降温至400K,求整个过程的M、△G。
已知:
300K时S300K=20JK~mo「,该气体的热容Cv,,m=2.5R。
答案:
㈠填空题
10;T1_?
2
2.:
:
:
3.;=
4=;=
5.—10kJ;0;;33.33J-K_1
6.(】)△U;△H;⑵厶U;⑶厶G;⑷厶S;⑸厶H
7.5kJ-
8.=
9.完美晶体,0K;0
10w;2;
11.
—8.31410$m3mol~1K_1
14•;;=;
15.
⑴
⑵Cp,m/Cvm
16.v;v;v
17.-2.697X10*Jmol-1K-1
△h
18..:
S;.H二Q;.:
vapH或-■:
fHl和-■:
fHg
19.⑴等温;⑵封闭系统,W'0,可逆;⑶理想气体;恒温
20.⑴封闭系统、恒温、恒压.⑵隔离系统;⑶可逆
21.<;=
22.>;=
23.-38.29JK°
24.理想气体,恒温
25.增大
㈡选择题
1.(c)2.(c)3.(c)4.(d)5.(b)6.(a)7.(b)8.(d)9.
(c);(c);(c);(a);
10.(b)11.(b);(a);(a);(b)12.(c)13.(c)14.(b)15.(d)
16.(c);(b)17.(a)
18.(c);(b);(a)19.(c);(b);(a);(c)20.(b);(a)21.(a);(a);(c);(b)
22.(b)23.(d)
24.(b)25.(a)26.(b)27.(d)
㈢计算与证明题
1.
(1)5.76JKT;
(2)5.76JO1;(3)5.76J«;(4)5.76JO1;(5)0JK^;
(6)20.2JK_
2.—3.546kJ;2.022kJ;—1.524kJ;—2.537kJ;14.50JK:
1;
15.79kJ;14.77kJ。
3.11.50J-K^;能自发进行
4.
2
3=-na
f
1
1
2
AH=—2na
/、
11
AA=-nRTIn^-n2a
■‘1
1
电2
V1」
V1
8.ASsy^10Q,ASamb=-Q
yTT
9.
(1)1.73010?
J,5.76JK71;
(2)1.2471®3J,5.76JK"1;(3)1.568kJ,5.76JK'1
10.
(1)27.84kJ,Jmol'K-1;
0;
(2)
⑷△Ss。
87.17
Jmol-1K-1,0;(3)
—78.85
>0
11.121.7kJ;
121.7kJ;
716.0
JKT;
—91.75kJ;
—91.75
kJ
14.6.06dm3;
1.35g
15.-53.1J
16.-4.106Jmol_1K,;
1723J;
2554J
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三 热力学第二定律