高二物理下册热力学第二定律练习
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高二物理热力学第二定律练习
1.下列过程满足?S > 0, Q /T环 =0 的是：
(A) 恒温恒压(273 K，101325 Pa)下，1mol 的冰在空气升华为水蒸气 ;
(B) 氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀 ;
(C) 理想气体自由膨胀;
(D) 绝热条件下化学反应 。
2.吉布斯自由能的含义应该是：
(A) 是体系能对外做非体积功的能量 ;
(B) 是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ;
(C) 是恒温恒压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量 ;
(D) 按定义理解 G = H - TS 。
3.在 -10℃、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可
以适用：
(A) ?U = T?S; (B) ?S = (?H - ?G)/T;
(C) ?H = T?S + V?p; (D) ?GT,p = 0。
4.对于封闭体系的热力学，下列各组状态函数之间的关系中正确的是：
(A) A > U ; (B) A < U ; (C) G < U ; (D) H < A 。
5.热力学基本方程 dG = -SdT + Vdp，可适应用下列哪个过程：
(A) 298K、标准压力下，水气化成蒸汽 ;
(B) 理想气体向真空膨胀 ;
(C) 电解水制取氢气 ;
(D) N2 + 3H2=2NH3未达到平衡 。
三、填空
1.在一定速度下发生变化的孤立体系，其总熵的变化是 。
2.373.2K、101325Pa的水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为373.2K、 101325Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个热力学函数的变化作为过程方向的判据 。
3.等容等熵条件下，过程自发进行时，?F应 。
4.25℃时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体，该过程?S、
?G分别为 。
5.2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其 ?S(J·
K-1)为： 。
四、计算与证明
1、卡诺热机在T1=900K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。求：(1)热机效率η;
(2)当向低温热源放热-Q2=100kJ时，系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功-W。
2、高温热源温度T1=600K，低温热源温度T2=300K。今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的△S。
3、不同的热机工作于T1=600K的高温热源及T2=300K的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热Q1=300kJ时，两热源的总熵变△S。
(1)可逆热机效率η=0.5;
(2)不可逆热机效率η=0.45;
(3)不可逆热机效率η=0.4。
4、已知水的比定压热容cp=4.184J·g-1·K-1。今有1kg，10℃的水经下述三种不同过程加热成100℃的水，求各过程的 ?Ssys， ?Samb及 ?Siso。
(1)系统与100℃热源接触;
(2)系统先与55℃热源接触至热平衡，再与100℃热源接触;
(3)系统先后与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃热源接触。
5、已知氮(N2，g)的摩尔定压热容与温度的函数关系为
Cp,m?27.32?6.226?10?3?T/K??0.9502?10?6?T/K?J·mol-1·K-1 2??
将始态为300K，100kPa下1mol的N2(g)置于1000K的热源中，求下列二过程(1)经恒压过程;(2)经恒容过程达到平衡态时的Q，△S及 ?Siso。
6、始态为T1=300K，p1=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的末态。求各步骤及途径的Q，△S。
(1)恒温可逆膨胀;
(2)先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。
(3)先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至T2。
7、1mol理想气体在T=300K下，从始态100kPa经下列各过程，求Q，△S及 ?Siso。
(1)可逆膨胀到末态压力50kPa;
(2)反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀至平衡态;
(3)向真空自由膨胀至原体积的2倍。
8、2mol双原子理想气体从始态300K，50dm3，先恒容加热至400K，再恒压加热至体积增大到100dm3，求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
9、4mol单原子理想气体从始态750K，150kPa，先恒容冷却使压力降至50kPa，再恒温可逆压缩至100kPa。求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
10、3mol双原子理想气体从始态100K，75dm3，先恒温可逆压缩使体积缩小至50dm3，再恒压加热至100dm3。求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
11、5mol单原子理想气体从始态300K，50kPa，先绝热可逆压缩至100kPa，再恒压冷却使体积缩小至85dm3，求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
12、始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。求过程的W，△U，△H及△S。
13、组成为y(B)=0.6的单原子气体A与双原子气体B的理想气体混合物共10mol，从始态T1=300K，p1=50kPa，绝热可逆压缩至p2=50kPa的平衡态。求过程的W，△U，△H，△S(A)，△S(B)。
14、常压下将100g，27℃的水与200g，72℃的水在绝热容器中混合，求最终水温t及过程的熵变△S。已知水的比定压热容Cp=4.184J·g-1·K-1。
15、甲醇(CH3OH)在101.325kPa下的沸点(正常沸点)为64.65℃，在此条件下的摩尔蒸发焓 ?vapHm=35.32 kJ·mol-1。求在上述温度、压力条件下，1kg液态甲醇全部成为甲醇蒸气时的Q，W，△U，△H，△S。
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