《第二章热力学第二定律习题辅导(2023上册)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章热力学第二定律习题辅导(2023上册)（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章热力学第二定律习题辅导(2023上册) - 1、一可逆热机在三个热间工作，当热机从T1热吸热1200 J，作功 200 J 时，各热T1，T2，T3的温度分别为 400 K，300 K，200 K。试求： (1) 其他两个热与热机交换的热量，指出热机是吸热还是放热； (2) 各热的熵变和总熵变。 答 (1) 热机循环一周： ?U = 0，-W = Q1+ Q2+ Q3 .(1) 可逆热机的热温商之和为零， Q1/T1+ Q2/T2+ Q3/T3=0 .(2) 由 (1)、(2) 两式联立解得： Q2= -1200 J，(放热)；Q3= 200 J，(吸热) (2) S1= Q1/T1=
2、3 JK-1； S2= -4 JK-1； S3= 1 JK-1 S总=S1+S2+S3= 0 2、 一切自发变化都有一定的_,并且都是不会_进展的,这就是自发变化的共同特征。 答 变化方向 自动逆向 3、 以下四种表述：两者都不正确者为： ( ) (C) (1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变S =H相变/T相变 (2) 体系经历一自发过程总有 dS 0 (3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向 (4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零 (A) (1)，(2)； (B) (3)，(4)； (C)；(2)，(3)； (D) (1)，(4) 4、 有三个大热,其温度T3T2T1，现有一热
3、机在下面两种不同情况下工作： (1) 从T3热汲取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热热量为(-Q-W1) (2) T3热先将Q热量传给T2热，热机从T2热汲取Q热量循环一周, 对外作功W2，放给T1热 (-Q-W2) 的热量，那么上述两过程中功的大小为： ( ) (A) -W1- W2 (B) -W1= -W2 (C) -W1 ， 0，所以原过程为不可逆过程。 15、1 mol H2从 100 K，4.1 dm3加热到 600 K，49.2 dm3，假设此过程是将气体置于750K的炉中让其对抗?325 kPa的恒定外压下以不可逆方式进展，计算孤立体系的熵变。氢气的摩尔定容热容与温度的关系式
4、是： CV, m =20.753-0.836810-3T/K+20.11710-7(T/K)2 JK-1mol-1 答 设计可逆过程求 S体，S体= S1(恒温) + S2(恒容) S体= Rln(V2/V1) + U =?CT1T2?T2T1K (CV,m/T)dT= 57.8 J(积分限：T1= 100 K，T2= 600 K) -1V,mdT = 10.374 kJ W = -p(V2- V1) = -4.570 kJ Q实际=U-W= 10.374+4.570=14.944 kJ S环= - Q实际/T环= -19.9 JK-1 S总= S体+ S环= 37.9 JK-1 .16、 在
5、一杜瓦瓶绝热恒压容器中，将5 mol 40 的水与 5 mol 0 的冰混合，求平衡后的温度，以及此体系的H和S。冰的摩尔熔化热为 6?024 kJmol-1，水的摩尔定压热容为 75.3 JK-1mol-1。 答 体系绝热恒压，H = 0。假设冰全部溶化 H1= 30.120 kJ。水降温至 0 时， H2= -15.060 kJ。因H1+H2= 15.060 kJ 0 冰不会全熔化，体系温度为 0 。 设冰的熔化的物质的量为 n， 那么 H =H1+H2= n(6.024 kJmol-1) 15.060 kJ = 0 n = 2.5 mol，所以冰熔化的熵变 S1=H1/T = 55.16
6、 JK-1 水冷却的熵变 S2= ?T2T1K，(积分限：T1= 313 K，T2= 273 K) (Cp/T)dT = -51.48 J-1所以 S =S1+S2= 3.68 JK-1 17、假设 1000 g 斜方硫 (S8) 转变为单斜硫 (S8) 时，体积增加 0.0138 dm3。斜方硫和单斜硫在25时标准摩尔燃烧热分别为 -296.7 kJmol-1，-297.1 kJmol-1；在 ?325 kPa 的压力下，两种晶型的正常转化温度为 96.7。请判断在 100，506?625 kPa 下，硫的哪一种晶型稳定？设两种晶型的Cp, m 相等硫的摩尔质量为0.032 kgmol-1，
7、且两种晶型转变的体积增加值为常数。 答 25，p?下斜方硫变单斜硫 rH m=cH m(斜方) -cH m(单斜) = 400 Jmol-1 $ 因Cp,m = 0，故 rHm，rSm不随温度变化。 在 96.7 ，p?下，为可逆相变化，G = 0，rS m= rH m/T = 108 JK-1 $ 在 100，p?下为不可逆相变化，故rG m,1= rH m-TrS m= -3.06 Jmol-1 $ 在 100，5p?下，不可逆相变过程的吉布斯自由能变为 rGm,2 因 (?G/?p)T =V = 3.5310-6 m3mol-1 所以rGm,2=rG $m,1+?p3p1mol 0 (2
8、) T1 T2 (3) Q = 0 (4) S 0 (A)(3)，(4)； (B)(2)，(3)； (C) (1)，(3)； (D) (1)，(2) 20、(1) 理想气体与温度为T的大热接触作等温膨胀，吸热Q，所作的功是变到一样终态的最大功的 20，那么体系的熵变为： ( ) (C) (A) Q/T (B) 0 (C) 5Q/T (D) - Q/T (2) 体系经历一个不可逆循环后： ( ) (C) (A) 体系的熵增加 (B) 体系吸热大于对做作的功 (C) 环境的熵一定增加 (D) 环境的内能减少 21、绝热等压条件下,将一小块冰投入263 K,100 g过冷水中,最终形成273 K的冰
9、水体系,以100 g水为体系,求在此过程中的Q, ?H, ?S,上述过程是否为可逆过程?通过计算说明。： ?fusHm(273 K)=6.0 kJmol-1 ，Cp, m(273K,l)=75.3 JK-1mol-1 ，Cp, m(273K,s)=37.2 JK-1mol-1 答 H = Qp= 0； (绝热) H =H1(变温)+H2(相变) = nCp,m(T2-T1)- nxfusHm = 100 g75.3 JK-1mol-1(273-263) K/18.0 gmol-1+nx (-6000 Jmol-1) = 0 nx(ls) = 0.697 mol (即 12.55 g) S=S1
10、+S2=nCp,m ln(T2/T1)- nxfusHm/T= 0.46 JK-1 0 因为S(绝) 0， 所以过程是不可逆的。 22、理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变?S体及环境熵变?S环应为： ( ) (B) (A) ?S体 0 , ?S环 0 (C) ?S体 0 , ?S环= 0 (D) ?S体 0 (D) S 0 28、在物质的量恒定的S-T图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为 (?S/?T)V=X 和 (?S/?T)p= Y，那么在该点两曲线的斜率关系是 ( ) (A) X Y (D) 无定值 答 (A) 29、苯的正常沸点为 80，估
11、计它在沸点左右温度范围内，温度每改变 1，蒸气压的变化百分率约为： ( ) (A) (A) 3% (B) 13% (C) 47% (D) 难以确定 30、恒压下纯物质当温度升高时其吉布斯自由能：( ) 答 (B) (A) 上升 (B) 下降 (C) 不变 (D) 无法确定 31、 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里,当热力学函数_到达最_值时,体系处于平衡状态。 答 U 小 32、 B 物质的化学位?B与温度的关系可表示为 _，它与压力的关系可表示为 _。 答 (-B/?T)p,m= -SB,m (-B/p)T,m= VB,m 33、 恒温时，B 溶解于 A 中形成溶液，假设纯 B 的摩尔体积大于溶液中 B 的偏摩尔体积，那么增加压力将使 B 在 A 中的溶解度如何变化？ ( ) (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不一定 答 (A) 35、 在298.15 K,.325 kPa时,下面反响：Zn(s) + CuSO4(a=1) =Cu(s) + ZnSO4(a=1) 的摩尔焓变rH$m=-216.81 kJmol-1,设计一可逆电池使上述反响可逆地进展,该电池的电动势为1.10 V,计算过程的总熵变。 答 W电= -ZFE = -2(96 500 Cmol-1)(1.10V) = -212.30 kJmol-1 5 第 页 共 页
