1、一、選擇題一、選擇題熱力學第二定律題解( )1. .理想氣體在等溫條件下，經恒外壓壓縮理想氣體在等溫條件下，經恒外壓壓縮 至穩定，變化中體系熵變及環境熵變應為：至穩定，變化中體系熵變及環境熵變應為： (A)S體體0,S環環0,S環環=0 (C)S體體0 (D)S體體，=， 0 ，= 0 ， 0或不能確定）或不能確定） 0 0 0 0 05. 理想氣體經等溫壓縮過程，其理想氣體經等溫壓縮過程，其 G_ A。（選填（選填 ，=，）=三、計算題三、計算題1、1 mol理想氣體在理想氣體在300K下，分別經過下列三下，分別經過下列三個過程，從個過程，從50 dm3膨脹到膨脹到100 dm3，計算各過程

2、，計算各過程的的Q，W， U， H及及 S。(1)可逆膨脹；可逆膨脹；(2)膨膨脹過程所作的功等于最大功的脹過程所作的功等于最大功的50 %；(3)向真空向真空膨脹。膨脹。解：（1）理想氣體等溫可逆膨脹 U = 0，H = 01r12rKJ76. 5J85.1728lnTQSVVnRTWQ（2）Q =W = 50 % Wr = 86444 J S = 576 JK1，U = 0，H = 0（3）Q = 0，W = 0，U = 0，H = 0 S = 576 JK1 2、在、在101.325kPa下，將下，將150g 0的冰放入的冰放入1kg 25的水中熔化，假設這是一個孤立系統，計的水中熔化，

3、假設這是一個孤立系統，計算該過程的熵變。已知算該過程的熵變。已知0時冰的熔化熱為時冰的熔化熱為6020 Jmol- -1，水的比熱容為，水的比熱容為4.184JK-1g-1。解：解：n(H2O,s)=150/18=8.33mol8.336020+150 4.184(T2-273)+1000 -273)+1000 4.184(T2-298)=0-298)=0解之得：解之得：T2=284.3K118.33 6020284.31504.184ln209.14J K273273S12284.31000 4.184ln199.02J K298S S= S1+ S2=10.12JK- -13、10mol理

4、想氣體從理想氣體從40冷卻到冷卻到20，同時體，同時體積從積從250dm3變化到變化到50dm3，如果該氣體的定壓，如果該氣體的定壓摩爾熱容為摩爾熱容為 ，求此過程的，求此過程的 S 。 11Kmol29.20J解：解：22,111lnln2935010 (29.28.314)ln10 8.314ln31325013.79 133.81147.6J KV mTVSnCnRTV 4、1mol水在水在100，101.325kPa下向真空蒸發，下向真空蒸發，變成變成100，101.325kP的水蒸汽，試計算此過程的水蒸汽，試計算此過程的的 S系系、 S環環、 S總總，并判斷此過程是否自發過，并判斷此

5、過程是否自發過程。已知水的蒸發熱程。已知水的蒸發熱 。 g1lm40.67kJ molH解：解：3140.67 10()109.03J K373glmHST系Q= U= H- -nRT=40.67103-8.314 -8.314 373=37.57kJmol- -13137.57 10(2)100.72J K373QST S= S(系系)+ S(2)=8.31JK-105、恒溫恒壓下將、恒溫恒壓下將1mol H2與與1mol O2混合，計算混合，計算此過程的熵變。假設此過程的熵變。假設H2與與O2為理想氣體。為理想氣體。 解：解：1ln2ln0.52 8.314ln0.511.53J KiiS

6、RnxR 6、在絕熱容器中，將、在絕熱容器中，將1kg20的水和的水和2kg80 的水混合，求此過程的的水混合，求此過程的 S。設水的平均比熱。設水的平均比熱容為容為4.18kJK - -1 kg- -1。解：解：1c(t- -20)=2 c(80 - - t)t=60; T=333K1111333ln1 4.18 ln534.9J K293TSmcT 1222333ln2 4.18 ln487.6J K353TSmcT 112=534.9487.647.3J KSSS 7、某理想氣體與溫度為、某理想氣體與溫度為TK的大熱源相接觸，的大熱源相接觸，作等溫膨脹，吸熱作等溫膨脹，吸熱QJ，所做的功

7、是變到相同，所做的功是變到相同終態的最大功的終態的最大功的20%，求系統的熵變。，求系統的熵變。解：解： 理想氣體等溫膨脹有：理想氣體等溫膨脹有：0 UQW 而而 W0=0.2WR =- -Q WR =5QQR= 5Q5QST8、將、將1mol苯蒸汽由苯蒸汽由80.1、40530Pa冷凝成冷凝成60、101325Pa的液體苯，求此過程的的液體苯，求此過程的 S。已。已知苯的正常沸點為知苯的正常沸點為80.1，苯的氣化熱，苯的氣化熱為為 ，苯的比熱容為，苯的比熱容為 。假設苯蒸氣可視為理想氣體。假設苯蒸氣可視為理想氣體。 1mol30878J11Kg1.799J解：解：C6H6(g),80.1,

8、p1C6H6(l),60,p2 SC6H6(g),80.1,p2C6H6(l),80.1,p2 S1 S2 S3 S= S1+ S2+ S31266211ln(C H )ln40532308783338.314 ln78 1.799ln1013253533537.6287.478.18103.27J KglmbHpTSnRmCpTT 9、某化學反應在等溫等壓（、某化學反應在等溫等壓（25、101325Pa）下進行，放熱下進行，放熱41.84kJ，假定在相同條件下使反，假定在相同條件下使反應通過可逆電池來完成，這時放熱應通過可逆電池來完成，這時放熱8.37kJ。（1）計算該反應的）計算該反應的

9、S；（2）當反應按前一過程進行時，計算環境的）當反應按前一過程進行時，計算環境的熵變及大孤立系統的熵變，并判斷過程是否自熵變及大孤立系統的熵變，并判斷過程是否自發進行；發進行；（3）計算系統可能做的最大非體積功。）計算系統可能做的最大非體積功。解：解：（1）系統的熵變由可逆熱計算）系統的熵變由可逆熱計算3118.37 10 J28.09J K298KRQST （2）前一過程的環境熵變為：）前一過程的環境熵變為：3141.84 10 J 140.4J K298KiRQST(環環)S(孤孤)S(環環)S(系系)= += 140.4-280.9=112.30可以自發進行。可以自發進行。（3）在等壓，

10、且做非體積功時：）在等壓，且做非體積功時：pHQW41.84( 8.37)33.47kJpWHQ 10、液態水在、液態水在25的標準摩爾熵為的標準摩爾熵為 ，熱容為，熱容為 ，水蒸，水蒸氣的熱容為氣的熱容為 。求。求200時水蒸汽的標準摩爾熵。時水蒸汽的標準摩爾熵。 11Kmol69.94J11Kmol75.3J/K103 .111 .30)KmolJ/(311TCp解：解：373473,2983733-11(473K)(298K)dd3734067047369.9475.3ln30.1ln11.3 10100298373373204.15J Kmolgp mp mlmmmbCCHSSTTTT

11、T11、計算在、計算在800K時反應時反應 的的 。已知：。已知： Fe O (s)4H (g)3Fe(s)4H O(g)3422OmrSO11m(298K)/(J Kmol )S11,(298K)/(J Kmol )p mCFe3O4(s) H2(g) Fe(s) H2O(g) 146.4 130.70 27.15 188.25 143.42 28.83 25.23 33.57 解：解：Fe O (s)4H (g)3Fe(s)4H O(g)3422-11(298K)( , )3 27.154 188.254 130.7 146.4165.25J KmolmBmSSB T 800r,mrmrm

12、298-11(800K)(298K)dT800165.25(33.57 425.23 34 28.83 143.42298800165.28( 48.77)ln117.09J Kmol298pCSSTnl 12、1mol理想氣體在理想氣體在273K下，分別經過下列三下，分別經過下列三種過程從種過程從22.4dm3膨脹到膨脹到44.8dm3，計算各過程，計算各過程的的Q 、W 、 U 、 H、 S、 A和和 G（1）可逆）可逆膨脹；（膨脹；（2）系統做功）系統做功418J的不可逆膨脹。的不可逆膨脹。 解：解：(1)理想氣體等溫可逆過程理想氣體等溫可逆過程 U = H=02144.8ln8.314

13、 273ln22.41573JVWQnRTV 115735.76J K273S A= U -T S=- -1573J G H -T S=- -1573J(2) U = H=0 G H -T S=- -1573J A= U -T S=- -1573J115735.76J K273SW=- -Q=- -418J解：解：13、計算下列相變的、計算下列相變的 和和 。巳知。巳知CH3OH在正常沸點在正常沸點337K時的摩爾蒸發熱為時的摩爾蒸發熱為349 ，設蒸氣為理想氣體。，設蒸氣為理想氣體。CH3OH（l,337K, ) CH3OH(g,337K, )1kJ molmGp12pmHCH3OH（g,3

14、37K, )pmGCH3OH（l,337K, ) CH3OH(g,337K, )p12pmHm,1Hm,1Gm,2Hm,2G1mm,1m,2349kJ molHHH mm,1m,2GGG m,20H（理想氣體的等溫過程）（理想氣體的等溫過程）2211m,221dd1ln8.314 337 ln19422ppppnRTGV ppppRTJp m,10G（等（等T等等p可逆）可逆）14、應用標準摩爾生成焓和標準摩爾熵數據，、應用標準摩爾生成焓和標準摩爾熵數據，計算反應計算反應的標準摩爾吉布斯函數變的標準摩爾吉布斯函數變 ，并判斷該反，并判斷該反應在標準狀態下能否自發進行。應在標準狀態下能否自發進行。 (g)O21(g)HO(l)H222OmrG(g)O21(g)HO(l)H222解：解：1fm(kJ mol )H-11m(J Kmol )S- -285.83 0 069.91 130.68 205.14-11rm1205.14