热力学第二定律试题
（一）填空题（每题2分）
1．气体经绝热不可逆膨胀，S 0；气体经绝热不可逆压缩，S 0。（填>、<、=，下同） 2． 1mol单原子理想气体从P1、V1、T1等容冷却到P2、V1、T2，则该过程的U 0，S 0，W 0。 3．理想气体的等温可逆膨胀过程中，S 0，G 0，U 0，H 0。（填>、<、=） 4．1mol液态水在373K、P0下汽化为水蒸气，则S 0，G 0，U 0，H 0。（填>、<、=）
5．热力学第二定律告诉我们只有 过程的热温商才与体系的熵变相等，而不可逆过程的热温商 体系的熵变。
6．在等温等压，不作其它功的条件下，自发过程总是超着吉布斯自由能 的方向进行，直到自由能改变量为零就达到了 态。 （二）单项选择题（每题1分）
7．根据热力学第二定律的表述，下列说法错误的是（ ）
(A) 第二类永动机服从能量守恒原理 (B) 热不能全部转化为功而不引起其他变化
(C) 热不能全部转化为功 (D) 从第一定律的角度看，第二类永动机允许存在 8．关于自发过程方向性的说法错误的是（ ）
(A) 功可以自发的全部转变成热，但热却不能全部转化为功而不留下其它变化 (B) 一切自发过程都是不可逆过程 (C) 一切不可逆过程都是自发过程 (D) 功转变成热和其它过程一样具有方向性
9．工作在393K和293K的两个大热源的卡诺热机，其效率为（ ） (A) 83% (B) 25% (C) 100% (D) 20% 10．在可逆循环过程中，体系热温商之和是（ ）
(A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 不能确定 11．理想气体等温可逆膨胀过程，（ ）
(A) 内能增加 (B) 熵不变 (C) 熵增加 (D) 内能减少
12．某体系在始态A和终态B之间有两条途径：可逆Ⅰ和不可逆Ⅱ，此时有（ ） (A) SA=SB (B) QⅠ/T = QⅡ/T (C) SⅠ=SⅡ (D)
SⅠ=
??QIIT
13．下列说法错误的是（ ）
(A) 孤立体系发生的任意过程总是向熵增大的方向进行
(B) 体系在可逆过程中的热温商等于体系熵变 (C) 不可逆循环过程的热温商小于熵变 (D) 体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商
14．热力学第二定律的表达式为dS≥Q/T环，则（ ） (A) 始、终态相同时，不可逆过程的熵变小于可逆过程的熵变
(B) 如果发生某一过程，体系的熵变与热温商相等，则该过程为不可逆过程
(C) 对于孤立体系，dS≥0 (D) 在某些情况，可能有dS≤Q/T环
15．300K时，1mol理想气体由A态等温膨胀到B态，吸热1.00KJ，所作的功为A到B等温可逆膨胀功的1/3，则体系的S为（ ） (A) 3.33J·K-1 (B) 10.0 J·K-1 (C) 1.11J·K-1 (D) -3.33 J·K-1
16．2mol单原子理想气体，等压由300K升温至600K，其S为（ ） (A) 3.47 J·K-1 (B) -14.4 J·K-1 (C) 12.5 J·K-1 (D) 28.8 J·K-1
17．在标准压力时，苯的沸点为353.15K，1molC6H6（l）完全汽化为同温同压下的苯蒸气。已知苯的正常汽化热为34.7KJ·K-1，则过程的S为（ ） (A) 0.093 J·K-1 (B) 197 J·K-1 (C) 50.0 J·K-1 (D) 98.3 J·K-1 18．吉布斯自由能G的特定组合为（ ）
1
(A) G=U+PV+TS (B) G=U-PV+TS (C) G=U+PV-TS (D) G=U-PV-TS 19．关于亥姆霍兹自由能A的描述中，不正确的是（ ）
(A)A是体系的容量性质 (B)A具有能量的量纲 (C)A是状态函数 (D)A具有明确的物理意义 20．下列过程G=0的过程是（ ）
(A) 绝热可逆且W`=0的过程 (B) 等温等容且W`=0的过程 (C) 等温等压且W`=0的过程 (D) 等温且W`=0的过程 21．A作为判据的条件是（ ）
(A) 绝热可逆过程 (B) 等温等压只作体积功 (C) 等容绝热不作非体积功 (D) 等温等容
22．300K时，某一等温过程的G=-76.98KJ，H=-56.90KJ，则S为（ ） (A) -18.40 J·K-1 (B) -66.93 J·K-1 (C) 66.93 J·K-1 (D) 703 J·K-1 23．液态水在373K和标准压力P0下汽化，则该过程（ ）
(A) H=0 (B) S=0 (C) U=0 (D) G=0 24．在298K时，反应H2（g）+Cl2（g）==2HCl（g）的G0=-190.53 KJ·mol-1，S0=19.90 J·K-1·mol-1，则该反应的H0f（HCl，g）为（ ） (A) -184.6 KJ·mol-1 (B) -196.5 KJ·mol-1 (C) -92.3 KJ·mol-1 (D) -98.2 KJ·mol-1 25．热力学关系式dG=-SdT+VdP可适用于下列那一过程（ ） (A) 298K，P0的水蒸发过程 (B) 理想气体真空膨胀
(C) 电解水制取氢气 (D) N2+3H2==2NH3未达到平衡 26．以下性质为强度性质的是（ ）
(A) 内能 (B) 化学势 (C) 自由能 (D) 体积 （三）简答题（每题2分）
27．“系统达平衡时熵值最大，自由能最小”的说法正确吗？为什麽？
28．263K的过冷水结成263K的冰，S<0，与熵增加原理矛盾吗？为什麽？
29．可逆过程的热温商与熵变是否相等？不可逆过程的热温商与熵变是否相等？为什麽？
30．“ΔGT，P ≤0说明G<0的过程只能在T，P一定，且W’=0条件下发生”，这种说法对吗？为什麽？ 31．指出在373.2K和P0下，液态水蒸发为水蒸气的过程中，S、A、G的符号？ （四）计算题（每题8分）
32．2molH2（g）由202.6kPa，24.46dm3反抗恒外压101.3kPa膨胀到体积为73.38dm3。求S？设氢气为理想气体。
33．263K和P0下，1mol过冷水凝固为冰，求过程中体系熵变S？已知水在273K时的凝固热
?H???6004J?mol?1，水CP,m,l=75.3J K-1 mol，冰CP,,m,S=36.8J K-1 mol
34．在298.2K和P0下进行的相变：H2O（l，298.2K，P0）→H2O（g，298.2K，P0），计算相变的G，并判断能否自发进行。已知H2O（l）在298.2K时的饱和蒸气压为3168Pa, Vm?l??18?10?6m3?mol?1.
35．温度为400K，压力为5P0的10gHe，在外压为10P0下进行等温压缩至10P0。计算此过程的Q、W、U、H、S、A、G。设He为理想气体。 36．在1.013×105Pa和373.2K时，把1molH2O（g）可逆压缩为液体，计算Q、W、U、H、S、A、G。已知在373.2K，1.013×105Pa下水的蒸发热为40.67KJ·mol-1。
2
热力学第二定律答案
（一）填空题（每题2分）
1．S>0；S>0 2．U<0；S<0；W=0 3．S>0；G<0；U=0；H=0 4．S>0；，G=0；U>0；H>0 6．可逆过程；小于 7．减小；平衡 （二）选择题（每题1分） 8． C 9． C 10． B 11．C 12．C 13．C 14．D 15．C 16．B 17．D 18．D 19．C 20．D 21．C 22．D 23．C 24．D 25．C 29．B （三）问答题（每题2分）
30．答：不正确。绝热系统或隔离系统达平衡时熵值最大，等温等压不作非体积功的条件下，系统达平衡时自由能最小。本题说法忽略了前提条件。
31．答：不矛盾。过冷水结成冰，S体<0，是体系的熵变小于零。当应用熵增加原理判断这一过程是否自发过程时，还要考虑环境的熵变，即：S隔=S环+S体。所以，这与熵增加原理不矛盾。
?32．答：根据克劳修斯原理：任意可逆循环过程的热温商总和等于零，即：
B 2 A，有
?QRT?0。可逆循环A 1
?B?Q1TA??A?Q2TB?0 ，所以
?B?Q1TA??B?Q2T，说明，由A始态到B终态任意可逆过程1、2，
A热温商的值相等，与途径无关，于是定义为熵变。因此可逆过程的热温商等于熵变。同理，根据不可逆循
环过程的热温商总和小于零，得出不可逆循环过程的热温商总和小于零。
33．答：不正确。ΔGT，P ≤0只是在等温等压，非体积功为零时过程自发性的判据，并不是只在此条件下G<0。在其它条件下，G也可小于零，如理想气体的恒温膨胀。 34．答：此过程为等温等压可逆相变，G=0；液态水变成水蒸气吸热，H <0，S=（四）计算题（每题8分）
?H ?0，?A?0。
TP1V1202.6?103?24.46?10?3T1???298KnR2?8.31435．解： （2分） P2V2101.3?103?73.38?10?3T2???447KnR2?8.314 （2分）
?S?nCP,mlnT2P7447202.6?nRln1?2??8.314?ln?2?8.314?ln?35.13J?K?1T1P22298101.3（4分）
36．解：263K的过冷水凝固成冰是一不可逆过程
H2O（l，263K） S H2O（S，263K）
S1 S3
H2O（l，273K） S2 H2O（S，273K）
?S1?nCP,m,llnT?273?1?75.3?ln?2.81J?K?1T263 （2分）
3
?SH???1?60042?n???21.99J?K?1T273 （2分）
?ST3?nCP,m,slnT??1?75.3?ln263273?1.37J?K?1 （2分） ?S??S1??S2??S3?2.81?21.99?1.37??20.55J?K?1 （2分）
37．解：
H2O（l，298.2K，P0） G H2O（g，298.2K，P0）
G1 G3
H2O（l，298.2K，3168Pa） G2 H2O（g，298.2K，3168Pa）
?GP2?61??PVm,ldP?Vm,l?P2?P1??18?10??3168?101325???1.77J?mol?11 （2分）?G2?0 （2分）?G3?RTlnP1?8.314?298.2?ln1013253168?8591.13J?mol?1P2 （2分）?G??G1??G2??G3??1.77?0?8591.13?8589.36J?mol?1 （2分）38．解：
理想气体等温过程：ΔU=0，ΔH=0，
W??P?V??10P0???nRTnRT??10?外2?V1??10P0?5P0????nRT??1?5???nRTW?104?8.314?400?8314JQ??U?W??8314J?S?nRlnP1P?2.5?8.314?ln5??14.4J?K?1210?A??U?T?S??nRTlnP1P??2.5?8.314?400?ln5?5763J210?G??H?T?S??nRTlnP1P?5763J2（8分）39．解：这是一个等温等压可逆相变过程。
W??P?Vl?Vg??PVg?nRT?1?8.314?373.2?3.10KJ?H?Q??40.67?1??40.67KJ?U?Q?W??40.67?3.10??37.57KJ?G?0?A?W?3.10KJ?S?Q??40.67?103.2??108.98J?K?1T373（8分）
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热力学第二定律试题
