在考试中能否取得好成绩不仅需要好的心态,还需要在考试中对于各种题型都能熟练应对,下面由查字典物理网为大家整理了精编热力学第二定律随堂测试,供大家参考。
21.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 。
22.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 。
23.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。
24.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 。
25.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: 。
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。
答:(1)0.6667;(2)Q1=300kJ,-W=200kJ
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。
答:200 J·K-1
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。
答:(1)0;(2)50J·K-1;(3)100J·K-1
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。 答:(1) ?Ssys=1155J·K-1, ?Samb=-1009J·K-1, ?Siso=146J·K-1;
(2) ?Ssys=1155J·K-1, ?Samb=-1096J·K-1, ?Siso=59J·K-1;
(3) ?Ssys=1155J·K-1, ?Samb=-1103J·K-1, ?Siso=52J·K-1
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。 答:(1)Q=21.65kJ,△S=36.82J·K-1, ?Siso=15.17J·K-1;
(2)Q=15.83kJ,△S=26.81J·K-1, ?Siso=10.98J·K-1
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。
答:(1)Q=1.729kJ,△S=5.76 J·K-1;
(2)Q1=-3.118kJ,△S1=-14.41 J·K-1;
Q2=4.365kJ,△S2=-20.17 J·K-1;
Q=1.247kJ,△S=-5.76 J·K-1;
(3)Q1=0,△S1=0;
Q=Q2=0.224kJ,△S=△S2=5.76 J·K-1;
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。
答:(1)Q=1.729kJ,△S=5.763 J·K-1, ?Siso=0;
(2)Q=1.247kJ,△S=5.763 J·K-1, ?Siso=1.606 J·K-1;
(3)Q=0,△S=5.763 J·K-1, ?Siso=5.763 J·K-1
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。
答:Q=27.44kJ;W=-6.625kJ;△U=20.79kJ;
△H=29.10kJ;△S=52.30J·K-1
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。 答:Q=-30.71kJ;W=5.763kJ;△U=-24.94kJ;
△H=41.57kJ;△S=-77.86J·K-1
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。 答:Q=-23.21kJ;W=-4.46kJ;△U=18.75kJ;
△H=26.25kJ;△S=50.40J·K-1
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。 答:Q=-19.892kJ;W=13.935kJ;△U=-5.958kJ;
△H=-9.930kJ;△S=-68.66J·K-1
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。
答:W=△U=-2.395kJ;△H=-3.991kJ;△S=10.73J·K-1
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)。
答:W=△U=29.54kJ;△H=43.60kJ;
△S(A)=-8.923J·K-1;△S(B)=8.923J·K-1
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。
答:t=57℃;△S=2.68J·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。
答:Q=△H=1102.30kJ;W=-87.65kJ;
△U=1014.65kJ;△S=3.263kJ·K-1
查字典物理网给大家推荐的精编热力学第二定律随堂测试,大家仔细阅读了吗?祝大家在今后的学习中生活愉快。
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