第三章小测及答案

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1、物化第三章小测汇总及答案1 第三章小测及答案2009.5.10 一、填空1. 卡诺循环是由以下四个可逆步骤构成的：恒温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、恒温可逆压缩、绝热可逆压缩，是一种理想化的循环，它的一个重要性质是Q1/T1 +Q2/T2 = 0。2. 卡诺热机的效率只与高低温两热源的温度有关， 与工质及变化的种类无关。3. 应用吉布斯函数判据的条件是：dT= 0、dP=0、W= 0、封闭系统 。4. 克拉佩龙方程应用于纯物质的任意两相平衡， 克劳休斯克拉佩龙方程应用于纯物质的气液平衡或气固平衡。5. 熵的物理意义的定性解释是：熵是量度系统无序度的函数。6. 热力学第三定律是以修正后的普朗克说法为基

2、准， 内容是 0K时纯物质完美晶体的熵值为零，原始形式是能斯特热定理。7. 自发过程具有方向性 ，一定是不可逆 过程，它的进行造成系统作功能力的损失 。绝热不可逆过程8. 熵增原理的数学表达式是S 0 绝热可逆过程。9. 逆向的卡诺循环是热泵 、 冷冻机 的工作原理。10. 热力学第二定律是用来判断过程可能性及限度的定律， 第三定律是用来确定化学反应熵值计算的基准。不可逆过程11. 克劳修斯不等式：dS Q/T 可逆过程。12. 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热不可能自动地从低温流向高温。13. 应用亥姆霍兹函数判据的条件是：dT=0 、dV=0 、W=0 、封闭系统。14. 目前可用来判断

3、过程可能性的判据有：熵判据、吉布斯函数判据、亥姆霍兹函数判据。15. 节流膨胀过程是恒焓过程。16. 对于理想气体，焦耳 - 汤姆孙系数J-T = 0。17. 使气体致冷的节流膨胀，其焦耳-汤姆逊系数J,T必须大于零。物化第三章小测汇总及答案2 18. 公式G = H T S的适用条件是恒温 ，封闭系统。19. 某可逆热机分别从600 K 和 1000 K 的高温热源吸热，向300 K 的冷却水放热。 问每吸收 100 kJ 的热量， 对环境所作的功 Wr分别为： -50KJ 和-70KJ 。20. 将克拉贝龙方程用于H2O的液固两相平衡，因为 Vm( H2O,s ) Vm( H2O,l )

4、，所以随着压力的增大，则H2O( l )的凝固点将降低 。21. 冰的熔点随压力增大而 _降低_，苯的熔点随压力增大而 _升高_。( 选填升高、降低 ) 22. 一系统经过一个不可逆循环后，环境的熵变 0 ，系统的熵变= 0 。（选填 ）23. 理想气体与温度为T 的热源相接触，作等温膨胀吸热Q ，而所作的功是变到相同终态的最大功的20 % ，则系统的熵变为5Q/T。24. 由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙- 克劳修斯方程的积分式时所作的三个近似处理分别是（1）液体（或固体）的摩尔体积忽略；（2）气体按理想气体对待； （3） vapHm( fusHm) 视为常数。25. 理想气体节

5、流膨胀时，()pVpH= 0 。 （选填 ，=，0(熵增原理 ) ( )4. 系统作一不可逆循环，熵变等于零。说明： S是状态函数( )5. 任一过程 ，系统的S等于过程的热温商。改：只有可逆过程才可。( )6. 系统经历一个正向的卡诺循环后，系统与环境都没有任何变化。改：环境发生了变化，得到了功，传出了热。物化第三章小测汇总及答案3 ( )7. 一个系统其变化前后的S0的过程 都不能 进行。改：用吉布斯函数判据须满足判据条件，否则的话，其它条件下G的正负并不是判断过程可能性的依据。( )10. 因为 S、A、G都是状态函数，所以，状态一定，它们均有定值；一旦状态发生变化，它们的值也随之发生变

6、化。说明： 状态函数的特点。( )11. 在隔离系统中发生一具有 一定速率 的变化，则系统的熵会增大。说明：具有一定速率的变化- 非平衡态，依据熵判据，熵增大。( )12. 对于单组分系统的气液平衡，若P与 1/T 成直线关系，则气化时：VapHm =f(T) 。错。由克克方程：P/P = -vapH m/RT + C ，可知：vapH m =常数( )13. 在计算纯物质气液两相平衡时，若缺乏摩尔蒸发焓的数据，可用特鲁顿规则。错。特鲁顿规则应用的前提条件是：非极性液体。( )14. 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的。是不是？错。热可以由低温物体传到高温物体，

7、但“自动地”却不可能。( )15. 能斯特热定理是：随着绝对温度趋于零，凝聚系统等温可逆反应的熵变趋于零。是不是？错。去掉“可逆”二字。( )16. 纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。是不是？说明：依据吉布斯函数判据。( )17. 绝热不可逆膨胀过程中S 0 ，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中 S 0 。( )18. 任意两相平衡的克拉贝龙方程dT/ dp= TVHmm/，式中Vm及Hm的物化第三章小测汇总及答案4 正负号应一致 。错。有不一致的情况，如水的l s。( )19.100 时， 1 mol H2O(l) 向真空蒸发变成1mol H2O(g)，这个过程的热量即为 H

8、2O( l )在 100的摩尔汽化焓。对不对？对。H2O(l) H2O(g) T= 100 T P1 =0KPa P2 0 Hm,1Hm,2H2O(l) H2O(g) T T P3 =101.325KPa vapHm P3Hm,1 0 （凝聚态物质恒温变压过程）Hm,2 = 0 （理气单纯 PVT变化恒温过程） Hm =vapHm ( )20. 气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q = 0 ，故其 熵变等于零 。是不是？错。由熵增原理，绝热不可逆过程S 0 。( )21. 如果一个化学反应的rH 不随温度变化， 则其rS 也不随温度变化，是否？对。因为： drHm/d T= rCP,m；d rSm/

9、d T = rCP,m/ T 。若 drHm/d T = rCP,m=0，则 d rSm/d T = rCP,m/ T =0。( )22. 等温等压且不涉及非体积功条件下，一切吸热且熵减小的反应，均不能自动发生。是不是？对。吸热 -rH0；熵减小 -rS0，且满 G判据 的条件，所以该反应不能自动发生。( )23. 热力学第二定律的开尔文说法是：从一个热源吸热使之完全转化为功是不可能的。是不是？错。叙述不完整，应是“不可能从单一热源吸热作功而无其它变化。”三、名词解释1. 热机： 通过工质从高温热源吸热作功， 然后向低温热源放热复原， 如此循环操作， 不断将热转化为功的机器。2. 特鲁顿规则：

10、对于非极性液体 的近似规则，即非极性液体在正常沸点下的摩尔蒸发熵 近似是一常数：vapSm =vapHm /Tb 88Jmol-1K-13. 热力学第二定律 (开尔文说法 ) ：Hm物化第三章小测汇总及答案5 不可能从单一热源吸热作功而无其它变化。4.A 下降原理：dT=0，dV=0，且 W =0的过程中，过程只能自发地向A减小的方向进行，直到 A最小，dT,VA0 时达到平衡； A不变的过程是达到了平衡， 即可逆过程；不可能自动发生 A增加的过程。5. 能斯特热定理：恒温化学反应的熵变随着温度趋于0K而趋于零。 或：limTS(0K) =0 （凝聚系统）6. 卡诺定理：工作于高低温两热源间的

11、所有热机，可逆热机的效率最高。7. 卡诺定理的推论：工作于高低温两热源间的所有可逆热机，其效率必然相等， 与工质及变化的种类无关。8. 热力学第二定律 (克劳修斯说法 ) ：热不能自动地从低温流向高温。9. 热力学第三定律：0K时纯物质完美晶体的熵值为零。四、基本公式：要求写出条件。1. 理想气体单纯 PVT变化，求S。(6 个) S = nCV,m(T2/T1) + nR(V2/V1) S = nCP,m(T2/T1) + nR(P1/P2) S = nCV,m(P2/P1) + nCP,m(V2/V1) TS = nR (V2/V1) = nR (P1/P2) PS = nCP,m(T2/

12、T1) VS = nCv,m(T2/T1) 2. 吉布斯亥姆霍兹方程。 (2 个) (A/T)/ TV = -U/T2(G/T)/ TP = -H/T23. 克拉佩龙方程。 (积分式、微分式， 2 个) 适用于纯物质的任意两相平衡(1) 微分式： dT/dP = TV m/H m或：dP/dT = H m/TV m (2) 积分式： (T2/T1) = V m/H m(P2-P1) 物化第三章小测汇总及答案6 或：T = T1 V m/H m P 4. 克劳修斯克拉佩龙方程。( 积分式、微分式， 3个) -纯物质的 g-l 平衡或 g-s 平衡(1) 微分式： d P/P/dT = vapH

13、m/RT2(2) 不定积分： P/P = -vapH m/RT + C (3) 定积分： P2/P1 = -vapH m/R(1/T2 - 1/T1) 5. 热力学基本方程。 (4 个) dU = TdSPdV dH = TdS + VdP dA = -SdT - PdV (可逆( 恒定组成 ) ，W= 0，封闭系统 ) dG = -SdT + VdP 6. 理气恒温过程A、G的计算公式。 (2 个) T A = - V1V2 PdV = -nRT (V 2/V1) T G = P1P2VdP = nRT (P2/P1) = T A = Wr,T7. 标准摩尔反应熵的计算公式。(2 个) rS

14、 m(T) = B S m( B, ,T) rS m(T2) = rS m(T1) + T1T2 (rC P,m/T)dT (T1 T2温度区间无相变化 )8. 标准摩尔反应吉布斯函数的计算公式（常温）。(2 个) rGm = rH m- TrS m rG m = BfG m(B, ,T) 五、综合题1. 在什么条件下，下列等式才能成立？Q= -W= -A=-G= TS ( 推导过程 ) 解：单纯 PVT变化， dT= 0 (1) Q= -W Q +W=0 U= 0 或：恒容、绝热过程 -QV =U= 0 (2) Q= TS=Qr - 必为可逆过程 (3) A=U-(TS) G=H-(TS)

15、A=G U=H - 结合(1) ，只可能是理想气体单纯PVT变化的恒 温过程 (4) A=G= Wr,T =W - 与前述推论相一致 上式成立的条件是：理气、单纯PVT变化、恒温、可逆过程。2. 判断下列过程的 Q 、W 、U、H、S、A、G的数值是正、是负？ 理气从 V1自由膨胀到 V2； 绝热、恒容的容器内，两种气体混合；物化第三章小测汇总及答案7 T = 100，P=1atm 下，H2O(l) H2O(g)。解： 理气自由膨胀： W=0 Q=0 U=H=0 S=nR(V2/V1)0 A=U-TS0 -混乱度增大A=U-TS0 W=-Pamb (Vg Vl )=-PVg 0 lg 分子内能 G =0 -可逆相变A = G - (PV)=-PV= W S不