第三章熱力學(xué)第二定律復(fù)習(xí)題及解答

1、第三章熱力學(xué)第二定律一、思考題1.自發(fā)過(guò)程一定是不可逆的，所以不可逆過(guò)程一定是自發(fā)的。這說(shuō)法對(duì)嗎？答：前半句是對(duì)的，后半句卻錯(cuò)了。因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不一定是自發(fā)的，如不可逆壓縮過(guò)程。2.空調(diào)、冰箱不是可以把熱從低溫?zé)嵩次?、放給高溫?zé)嵩磫?，這是否與第二定律矛盾呢？答：不矛盾。Claususe說(shuō)的是“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化”。而冷凍機(jī)系列，環(huán)境作了電功，卻得到了熱。熱變?yōu)楣κ莻€(gè)不可逆過(guò)程，所以環(huán)境發(fā)生了變化。3.能

2、否說(shuō)系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)熵值最大，Gibbs自由能最小？答：不能一概而論，這樣說(shuō)要有前提，即：絕熱系統(tǒng)或隔離系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)，熵值最大。等溫、等壓、不作非膨脹功，系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)，Gibbs自由能最小。4.某系統(tǒng)從始態(tài)出發(fā)，經(jīng)一個(gè)絕熱不可逆過(guò)程到達(dá)終態(tài)。為了計(jì)算熵值，能否設(shè)計(jì)一個(gè)絕熱可逆過(guò)程來(lái)計(jì)算？答：不可能。若從同一始態(tài)出發(fā)，絕熱可逆和絕熱不可逆兩個(gè)過(guò)程的終態(tài)絕不會(huì)相同。反之，若有相同的終態(tài)，兩個(gè)過(guò)程絕不會(huì)有相同的始態(tài)，所以只有設(shè)計(jì)除絕熱以外的其他可

3、逆過(guò)程，才能有相同的始、終態(tài)。5.對(duì)處于絕熱瓶中的氣體進(jìn)行不可逆壓縮，過(guò)程的熵變一定大于零，這種說(shuō)法對(duì)嗎？答：說(shuō)法正確。根據(jù)Claususe不等式，絕熱鋼瓶發(fā)生不可逆壓縮過(guò)程，則。TQSdd?0d?S6.相變過(guò)程的熵變可以用公式來(lái)計(jì)算，這種說(shuō)法對(duì)嗎？HST???答：說(shuō)法不正確，只有在等溫等壓的可逆相變且非體積功等于零的條件，相變過(guò)程的熵變可以用公式來(lái)計(jì)算。THS???7.是否恒大于mpCmVC答：對(duì)氣體和絕大部分物質(zhì)是如此。但有例外，4

4、攝氏度時(shí)的水，它的等于。mpCmVC8.將壓力為101.3kPa，溫度為268.2K的過(guò)冷液體苯，凝固成同溫、同壓的固體苯。已知苯的凝固點(diǎn)溫度為278.7K，如何設(shè)計(jì)可逆過(guò)程？答：可以將苯等壓可逆變溫到苯的凝固點(diǎn)278.7K：答：（1）因?yàn)闅怏w的體積縮小了一半。mix12ln2SR??（2）因?yàn)槔硐霘怏w不考慮分子自身的體積，兩種氣體的活動(dòng)范圍沒(méi)有改變。mix0S??（3）因?yàn)闅怏w的體積沒(méi)有改變，僅是加和而已。mix0S??12.四個(gè)熱力

5、學(xué)基本公式適用的條件是什么？是否一定要可逆過(guò)程？答：適用于組成不變的封閉體系、熱力學(xué)平衡態(tài)、不作非膨脹功的一切過(guò)程。不一定是可逆過(guò)程。因?yàn)楣酵茖?dǎo)時(shí)雖引進(jìn)了可逆條件，但是由于都是狀態(tài)函數(shù)，對(duì)于不可逆過(guò)程也可以設(shè)計(jì)可逆過(guò)程進(jìn)行運(yùn)算。二、概念題題號(hào)12345678選項(xiàng)CABDBCDC題號(hào)910111213141516選項(xiàng)DDDAABBB1.理想氣體在等溫條件下反抗恒定外壓膨脹，該變化過(guò)程中系統(tǒng)的熵變?chǔ)體及環(huán)境的熵變?chǔ)環(huán)應(yīng)為（）。（A）Δ

6、S體0，ΔS環(huán)=0（B）ΔS體0，ΔS環(huán)0答：（C）理想氣體等溫膨脹，體積增加，熵增加，但要從環(huán)境吸熱，故環(huán)境熵減少。2.在絕熱條件下，用大于氣缸內(nèi)的壓力迅速推動(dòng)活塞壓縮氣體，此過(guò)程的熵變（）。（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）不能確定答：（A）封閉系統(tǒng)絕熱不可逆過(guò)程，熵增加。3.H2和O2在絕熱鋼瓶中生成水的過(guò)程（）。（A）ΔH=0（B）ΔU=0（C）ΔS=0（D）ΔG=0答：（B）因?yàn)殇撈亢闳?，并與外界無(wú)功和熱的交換，所以能

7、量守衡，ΔU=0。4.在273.15K和101325Pa條件下，水凝結(jié)為冰，判斷系統(tǒng)的下列熱力學(xué)量中何者一定為零（）。（A）ΔU（B）ΔH（C）ΔS（D）ΔG答：（D）等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變，Gibbs自由能不變。5.一定量的理想氣體向真空絕熱膨脹，體積從變到，則熵變的計(jì)算公式為（）。（A）ΔS=0（B）（C）（D）無(wú)法計(jì)算12lnVVnRS??21lnpSnRp??答：（B）因?yàn)镼=0，W=0，即ΔU=0，則體系溫度不變，