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熱力學(xué)習(xí)題及答案熱力學(xué)習(xí)題及答案熱力學(xué)習(xí)題及答案6.工作在100℃和25℃兩個熱源之間的卡諾熱機的熱機效率是a.20%;b.25%;c.75%;d.100%7.在-20℃和下101kPa下,過冷水結(jié)成冰,則系統(tǒng)、環(huán)境及總熵變?yōu)閍.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)<0,ΔS(總)<0;b.ΔS(系統(tǒng))>0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)>0;c.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)<0;d.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)>0;ad過冷水結(jié)冰是自發(fā)過程則:ΔS(總)>0;有序性增加則:ΔS(系統(tǒng))<0;則:ΔS(環(huán)境)>0;8.在等溫等壓下發(fā)生不可逆電池反響,其計算公式為:〔2〕通過閱讀報刊,我們能增長見識,擴大自己的知識面。第一頁,共17頁。6.工作在100℃和25℃兩個熱源之間的卡諾熱機的熱機效率是a.20%;b.25%;c.75%;d.100%7.在-20℃和下101kPa下,過冷水結(jié)成冰,則系統(tǒng)、環(huán)境及總熵變?yōu)閍.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)<0,ΔS(總)<0;b.ΔS(系統(tǒng))>0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)>0;c.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)<0;d.ΔS(系統(tǒng))<0,ΔS(環(huán)境)>0,ΔS(總)>0;ad過冷水結(jié)冰是自發(fā)過程則:ΔS(總)>0;有序性增加則:ΔS(系統(tǒng))<0;則:ΔS(環(huán)境)>0;8.在等溫等壓下發(fā)生不可逆電池反響,其計算公式為:1)2)3)4)以上三種都不是

〔2〕第二頁,共17頁。(B)A→B的內(nèi)能變化;(C)

C→A的內(nèi)能變化(D)C→B的內(nèi)能變化9.一定量的理想氣體,經(jīng)如下圖的循環(huán)過程,A→B為等溫過程,B→C等壓過程,C→A為絕熱過程,則曲邊梯形ACca的面積表示的功等于:(A)

B→C的內(nèi)能變化;

〔C〕10.常壓下

—10℃H2O(l)變成—10℃的冰,該過程中Gibbs自由能和焓的變化是:1)2)3)

4)

〔4〕第三頁,共17頁。11.以下計算熵變公式中,哪個是錯誤的:12.在-10℃、下,1mol水凝結(jié)成冰的過程中,以下哪個公式可以適用:(A)水在25℃、可逆蒸發(fā)為水蒸氣:△S=△H/T

;(B)任意可逆過程:dS=(δQ/dT)R

;

(C)環(huán)境的熵變:dSSur=-Qsys/T;(D)在等溫等壓下,可逆電池反響:△S=△H/T(A)?U=T?S;

(B)?S=(?H-?G)/T;

(C)?H=T?S+V?p;

(D)?GT,p=0?!睤〕〔B〕第四頁,共17頁。(A)

恒壓過程;

(B)絕熱過程;

(C)恒溫過程;(D)可逆相變過程。13、

△S=△H/T適合于以下過程中的哪一個?〔D〕第五頁,共17頁。1.1×10-3kg水在373K,101325Pa的條件下汽化為水蒸氣,有ΔU1,ΔH1和ΔG1;現(xiàn)把1×10-3?kg的H2O〔溫度、壓力同上〕放在真空箱中,控制體積,使終態(tài)蒸氣壓也為101325Pa,這時熱力學(xué)函數(shù)變量為ΔU2,ΔH2和?ΔG2。問這兩組熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系為_______ΔU1=ΔU2,ΔH1=ΔH2,ΔG1=ΔG22.封閉系統(tǒng),W’=0時,以下過程中ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG何者必為零。b.某物質(zhì)的恒溫、恒壓可逆相變過程_______ΔUΔG全部第六頁,共17頁。三、簡答1.關(guān)于公式ΔGT,p=WR'的以下說法是否正確?為什么?

(2)“等溫等壓下只有體系對外做非體積功時G才降低〞;(1)“體系從A態(tài)到B態(tài)不管進展什么過程ΔG值為定值且一定等于W'〞;答:(1)不對,只有在

T,p

一定的可逆過程中,體系的ΔGT,p才等于WR';在其它條件下,不可逆過程中ΔGT,p不等于WR'。(2)不對,體系的吉布斯自由能是狀態(tài)函數(shù),假設(shè)GB<GA,則由A至B的等溫等壓過程是自發(fā)的,但不管在實際過程中體系是否對外作非體積功,體系自由能都是降低的。第七頁,共17頁。2.263K的過冷水結(jié)成

263K的冰,ΔS<0,與熵增加原理相矛盾嗎?為什么?答:并不矛盾,熵增加原理適用條件是孤立體系或絕熱體系,而上述過程并不具備這個特定條件,體系與環(huán)境間有熱交換,不是孤立體系或絕熱體系,ΔS可以小于零。而總熵會大于零的。

第八頁,共17頁。3.指出以下各過程中,物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者為零?⑴理想氣體自由膨脹過程;⑵實際氣體節(jié)流膨脹過程;

⑶理想氣體由(p1,T1)狀態(tài)絕熱可逆變化到(p2,T2)狀態(tài);

⑷H2和Cl2在剛性絕熱的容器中反應(yīng)生成HCl;⑸0℃、p時,水結(jié)成冰的相變過程;

⑹理想氣體卡諾循環(huán)。(1)ΔU=ΔH=0;

(2)ΔH=0;

(4)ΔU=0;

(3)ΔS=0;

(5)ΔG=0;

(6)ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都為0。第九頁,共17頁。1mol理想氣體(CV,m=2.5R)在300K,101kPa下恒熵壓縮到4×101kPa,再恒容升溫到500K,最后恒壓降溫至400K,求整個過程的W、ΔS、ΔA及ΔG。Sm(300K)=20J·K-1mol-1T1=300KP1=101.3kPaT2P2=405.3kPaT3=500KP3T4=400KP4=P3ΔS1=0ΔV=0Δp=0第十頁,共17頁。解:第十一頁,共17頁。例:純A液體在360K的飽和蒸氣壓為81.06kPa,在此條件下,A(l)的摩爾氣化熱ΔvapHm=40kJ·mol-1.Cp,m(l)=75kJ·mol-1K-1Cp,m(g)=(30+10-2T/K)J·mol-1K-1Smθ(g,380K)=174.35J·K-1·mol-1假定A(g)為理想氣體,忽略溫度的變化對A(l)體積的影響.試計算以下始、末狀態(tài)之間的ΔUm、ΔHm、ΔSm、ΔGm及ΔAmA(l,310K,81.06kPa)→A(g,380K,50.6625kPa)12第十二頁,共17頁。解:A(l)T1=310Kp1A(l)T2=360Kp2=p1A(g)T3=T2p3=p2A(g)T4=380Kp4ΔH1=Cp,m(l)(T2-T1)=[75×(360-310)]J·mol-1=3750J·mol-1ΔH2=ΔvapHm=40kJ·mol-1

ΔHm=ΔH1+ΔH2+ΔH3kJ·mol-1Δ(pV)=p4V4-p1V1≈p4V4=nRT4=3.159×103J·mol-1ΔU=ΔH-Δ(pVkJ·mol-1ΔS1=Cp,m(l)ln(T2/T1)=11.215J·mol-1K-1ΔS2=ΔvapHm/T2=111.111J·mol-1K-112313第十三頁,共17頁。ΔSm=ΔS1+ΔS2+

ΔS3J·mol-1K-1S4=Smθ(g,380K)+ΔS(pθ→p4)=Smθ(g,380K)+Rln(pθ/p4J·mol-1K-1S1=S4-ΔSmJ·mol-1K-1Δ(TSm)=T4S4-T1S1J·mol-1ΔGm=ΔHm-Δ(TSm)=-7.875kJ·mol-1ΔAm=ΔUm-Δ(TSm)=-11.034kJ·mol-114第十四頁,共17頁。銷釘p(環(huán))=101.325kPaA2mol400K1013.25kPa1013.25kPa400K2molB絕熱活塞固定導(dǎo)熱隔板如下圖,一帶活塞(無質(zhì)量,絕熱)的絕熱汽缸中放有一固定導(dǎo)熱良好剛性隔板,此隔板將氣缸分成左,右兩室并分別放入A,B兩種理想氣體。開場時活塞用銷釘固定,當(dāng)銷釘去掉后,活塞移動。當(dāng)系統(tǒng)

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