物化试题热力学第二定律Word格式文档下载.docx
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0,sb>
sa。
仍然在绝热系统中,从状态b开始,不管它经历什么过程,系统的熵值增加和减少,所以它不能回到它的原始状态。
)
(8)绝热循环必须是可逆循环。
(是的。
因为如果在绝热系统中发生可逆变化,δS=0,并且发生不可逆变化δS>
0,如果在循环过程中有不可逆的步骤,系统的熵值将增加并且它将不会返回到它的初始状态。
δS=0系统只有在逐步可逆的情况下才能恢复到初始状态。
(1)理想气体从压力p1膨胀到真空p2。
可以设计恒温可逆膨胀。
(2)将温度分别为T1和T2的两个铁块(T1>
T2)接触,最终状态温度为t
在T1和T2之间设置多个温差为dT的热源,制作铁块T1和T1-dT,T1-2dT?
与热源的接触,无限缓慢地达到最终状态温度t,使铁T2和T2+dT,T2+2dT?
与热源的接触,无限缓慢地接近最终状态温度t。
(3)在30℃和1个大气压下的H2O
(1)在30℃和1个大气压下真空蒸发至H2O(g)。
可以设计两种可逆方式:
一种在恒压下可逆,另一种在恒温下可逆。
(4)理想气体绝热地不可逆地从状态一(P1、V1、T1)变为状态二(P2、V2、T2)。
可以设计以下四种方式:
(1)从状态ⅰ到具有恒定体积可逆性或压力的状态A,然后到具有恒定温度可逆膨胀的状态A
国家二;
(2)在恒压下从状态I可逆地膨胀到状态b,然后在恒温下可逆地膨胀到状态ii;
(3)在恒温下从状态I可逆地膨胀到状态c,然后在恒压下可逆地膨胀到状态ii;
④在恒定温度下从状态一到状态四,然后在恒定体积下到状态二的可逆膨胀。
4.回答以下问题:
(1)为了提高卡诺热机的效率,可以增加两个热源之间的温差。
如果温差增加到δT,保持T1不变并增加T2是好的,还是保持T2不变并减少T1是好的?
(1)当温差相同时,保持T2不变,降低T1有利于提高热机效率。
有些人想利用地球内部和表面之间的温差来制造地热发电机。
有些人想利用赤道和地球次级之间的温差来制造热力发动机。
也有一些人想在大气层的不同高度使用不同的压力来工作。
以上三个假设有意义吗?
(a)和(b)两者在理论上都是可行的。
(c)这种假设是错误的,因为压力随高度的分布遵循玻尔兹曼平衡分布,所以没有驱动力。
(3)一摩尔温度为TK的理想气体,在绝热不可逆膨胀后,体积增加了一倍,并且没有做任何外部功。
请问:
(1)这种气体的温度会变吗?
气体的熵增量是多少?
环境熵是否发生了变化?
(a)Q=0,W=0,U=0。
理想气体的内能是温度的函数。
如果内能不变,膨胀后温度不会改变。
绝热膨胀对外界不起作用,只能膨胀到真空。
目前,设计了恒温可逆膨胀,δs=nrlnv2/v1=rln2=5.763j.k-1。
(c)δs环=Q环/T=0。
(4)指出在下列过程中,哪些热力学函数如Q、W、δU、δH、δS、δG为零,哪些是相等的(绝对值):
理想气体膨胀成真空。
绝热可逆膨胀。
(c)可逆相变。
理想气体在恒温下的可逆膨胀。
下列气相反应可以在恒温恒压下可逆地进行:
A(g)+B(g)→2C(g)
如果上述反应是不可逆的化学变化,会发生什么情况?
(a)Q,w,δU,δH均为零(b)QR=0,δS=0,δU=-w.(c)Qp=δH,δG=0,δA=-WR.
(d)δU=0,δH=0,Q=WR=0,δG=δA.(e)WR=0,δA=-WR=0,δG=0,δU=δH.
(f)在没有非膨胀功的情况下,恒温恒压的不可逆变化δg小于0,因此不能达到与上述问题相同的最终状态。
5.下列陈述正确吗?
为什么?
(1)溶液的化学势等于溶液中各组分化学势的总和。
(错了。
溶液没有化学势)
(2)对于纯组分,化学势等于它的吉布斯函数。
纯组分的化学势等于摩尔吉布斯函数)
(3)组分一在同一稀溶液中的浓度可用X、M和c表示。
如果标准配置的选择不同,相应的化学势也不同。
(错)
(4)气体的标准配置采取压力为1个大气压、温度为T的状态,符合理想行为,因此理想气体和实际气体的标准配置是相同的。
(理想行为的标准配置是真实状态,而实际气体的标准配置是虚拟状态。
(5)在同一解决方案中,如果标准配置规则不同,活动也不同。
(是)(6)双组分溶液的蒸汽压大于任何组分的蒸汽压。
(是)
(298K时0.01摩尔/千克糖水的渗透压等于0.01摩尔/千克盐水的渗透压。
(错)(8)在298K时,两种气体a和b分别溶解在某一溶剂中,平衡时对应的亨利系数为KA和KB,ka>
kb是已知的。
如果甲和乙同时溶解在溶剂中达到平衡,当甲和乙在气相中的平衡分压相同时,溶液中甲的浓度大于乙的浓度(错,ca6.回答以下问题
(1)以下过程都是恒温恒压过程。
δG=0,根据公式dG=-SdT+Vdp计算。
这个结论正确吗?
(a)268K,p0冰→268K,p0水
恒温恒压不会使非体积的化学反应做功。
(c)在恒温恒压下,盐溶解在水中(d)373K,p0H2O(l)→373K,p0H2O(g)。
过程(d)是正确的。
工艺(a)(b)(c)中的Dni≠0,需要使用dG=-SdT+Vdp+∑μidni公式计算δG。
(2)下列哪种状态的水具有较大的化学势?
(a)100℃,1atm,H2O(l)。
(b)100℃,1个大气压,H2O(g)。
(c)100℃,2atm,H2O(l)。
(d)100℃,1个大气压,H2O(g)。
(e)101℃,1个大气压,H2O
(1)。
(f)101℃,1个大气压,H2O(g)。
μa=μb;
μcμf;
μaμf.
(3)在20℃下,溶液
(1)的组成为1NH38.5H2O,蒸汽压为80毫微克,溶液
(2)的组成为1NH321H2O,蒸汽压为27毫微克。
如果从大量的
(1)到大量的
(2)中除去1摩尔NH3,则计算该过程的δG。
尝试确定以下两个解决方案中哪一个是正确的,并解释原因。
(a)δg=rtlnx2/x1=8.314×
293ln9.5/22=-2054j(b)δg=rtlnp2/P1=8.314×
293ln27/80=-2646ja:
(a)正确。
(b)是错误的,δG=RtLNP2/P1,其中p应该是气相中NH3的分压,而蒸汽的总压力在计算中被替换,所以是错误的。
第二,选择题
1.1摩尔理想气体等温恒压膨胀使系统增加10倍,则系统的熵变化值(a)
(a)19.15焦耳-1(b)8.314焦耳-1(c)-8.314焦耳-1(d)-19.15焦耳-1
2.理想气体与温度为T的大热源接触,进行等温膨胀和吸热Q,所做的功是同一最终状态最大贡献的20%,则系统的熵为(A)
5QQ(b)什么?
s?
;
(c)?
(d)什么?
?
5TT(a)?
在3.100℃和101325帕的条件下,在相同的温度和压力下,1摩尔液态水的熵值高于水蒸气的熵值(B)。
(a)大(b)小(c)等(d)待定在4.100℃,101325帕的条件下,在相同的温度和压力下,1摩尔液态水的化学势大于水蒸汽的化学势(c)(a),(b)小(c)等(d)待定
5.下列哪个过程是等熵过程(c)(a)1摩尔液体在其正常沸点发生相变;
(b)1摩尔氢在恒温下经历可逆过程;
(c)1摩尔氮气经历绝热可逆膨胀或压缩过程;
(d)1摩尔氧气经历恒温不可逆过程;
6.H2(g)和O2(g)都在绝热钢中反应形成液态水,当系统温度升高时,(d)(a)δrhm=0(b)δRGM=0(c)δRSM=0(d)δrum=0
当7.1摩尔理想气体从101325帕(恒温恒压)膨胀到10132.5帕(273K)达到最终状态时,过程的δG为(c)
(a)1.3千焦(b)5.2千焦(c)-5.2千焦(d)-1.3千焦
8.无水乙醇在正常沸点下气化,然后在此过程中(b)(a)δH=0(b)δG=0(c)δS=0(d)δU=0
9.一个系统从其初始状态到其最终状态的δG不等于零(a)(a)恒温恒容,不可逆过程的W’=0(B)恒温恒压,可逆过程的W’=0(c)任何纯物质的正常相变过程(d)任何物质的B作为系统的任何循环过程
10.众所周知,在100℃时,液体A的饮料和蒸汽压为1000帕,液体B为500帕。
假设甲和乙形成理想溶液,当溶液中甲的摩尔分数为0.5时,气相中甲的摩尔分数为(D)
0.5(b)0.1(c)1/3(d)2/33
1.在一个熵不变、体积不变、没有非体积功的封闭系统中,热力学函数达到最小值时的状态就是平衡状态。
当2.1摩尔的理想单分子气体从p1V1T1冷却到p2V2T2时,δu_对于3.1摩尔的理想气体,如果系统的体积由于在恒温下可逆膨胀而增加5倍,总熵变化δS_=_0。
4.0.1mol·
L-1氯化钠水溶液的凝固点为_,低于纯水的凝固点。
5.在相转移过程中,物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。
×
。
6.拉乌尔定律中的λ=λ是液相中的浓度。
7.亥姆霍兹函数准则适用于恒温、定容和无体积功的条件。
8.物质的冰点降低常数总是大于物质的沸点升高常数。
9.在稀溶液中,溶剂遵循_。
拉乌尔定律和溶质服从_亨利定律。
10.当溶液中溶质的浓度增加时,溶质的化学势也增加。
4.真或假
水蒸气在1.1摩尔,25℃,101325帕下凝结成水,在1摩尔,25℃,101325帕下凝结成水。
根据吉布斯方程,dG=-SdT+Vdp,δG=0,所以上述过程是可逆的相变过程。
(×
2.一个过程的熵变化等于该过程的热熵之和。
3.所有遵循能量守恒和转化定律的过程都可以自发进行。
)4。
自发过程是不可逆的。
(√)
5.当系统在给定条件下达到平衡时,系统的熵值最大。
(x)6。
热力学第三定律告诉我们,“在0K,任何物质的熵等于零”。
(x)7。
偏摩尔吉布斯函数是化学势。
8.当理想溶液混合时,混合前后的体积变化为零,热效应为零。
(√)9。
稀溶液中溶质的蒸汽压符合拉乌尔定律。
(√)10。
纯物质的化学势等于摩尔吉布斯函数。
㈩五.计算问题
1.尝试计算以下过程的熵变化:
1摩尔理想气体的等温膨胀使最终体积等于初始体积的100倍。
(b)在恒压下将10g硫化氢气体从50℃加热至100℃。
(c)2摩尔液体在-182.87℃的沸点下扭曲蒸发,蒸发潜热δhm=6.82kj·
mol-1。
(d)1摩尔铝在其熔点660℃熔化其摩尔熔化热QP=7.99千焦摩尔-1-1。
建议注意物质的量与熵的关系。
Cp,m(H2S)=29.92+1.389×
10-2T(j.k.mol-1)A:
(A)38.29j.k-1,(b)1.47J.K-1,(c)151J。
K-1,(d)8.56J.K-1。
2.1摩尔甲苯在沸点为110℃时蒸发成蒸汽,并计算了该过程的w、q、δU、δH、δS。
众所周知,甲苯在此温度下的蒸发热为361.9焦耳·
克-1。
认为甲苯气化过程是一个正常的相变过程,无体积功为零。
气体可视为理想气体,其摩尔体积远大于液体。
W=3184J,Q=δH=33.3kj,δU=30.12kj,δs=86.95jk-1
3.众所周知,
(1)25°
时液态水的饱和蒸汽压。
c为3167.7帕。
(2)压力变化时液态水的δG接近于零。
找出H2O(液体,25℃,101325帕)→H2O(蒸汽,25℃,101325帕)过程的δG,判断该过程是否可以自发进行。
有人认为,在恒温恒压下,这个过程是不可逆的。
25℃和3167.7帕的相变是一个恒温恒压的可逆过程。
25℃恒温变压过程是将不可逆和可逆相变过程连接起来形成一个闭环。
δG=8586j
4.1摩尔单原子理想气体的初始压力和温度分别为1013250帕和0℃,在101325帕的恒定外压下膨胀到最终状态。
最终状态气体的体积等于初始状态体积的10倍。
试着在这个过程中找到W,Q,δU,δH,δS和δG。
建议
(1)系统的最终状态压力等于外部压力,
(2)获得初始状态体积V1、最终状态体积V2和最终状态温度T2,以及(3)确定进行中的温度。
δU=δH=0,W=Q=2043J,δs=19.14jk-1,δG=-5225J
5.在25℃下,将100克有机物质溶解在1毫升溶剂中,测量渗透压为400帕。
试着找出有机物的摩尔质量。
a:
m=6.19×
104克摩尔-1。
6.将2克尿素(二氧化碳)溶解在100克水中。
该溶液在常压下的沸点为100.17℃,计算出沸点升高常数Kb,理论值为0.513K·
mol-1·
kg。
kb=0.510kmol-1kg。
在7.27℃下,将4g聚合物溶解在1dm3有机溶剂中,已知聚合物的平均摩尔质量为1.5×
105。
计算溶液的渗透压。
甲:
66.5便士
8.在带隔板的绝缘定容箱中,充入两种不同温度的气体,每种气体的V1=1/2V2,CV,M=28.03J·
mol-1k-1,初始状态如图所示。
如果去掉分区,找出
(1)达到平衡时系统的熵变化;
(2)系统恢复的概率是多少(最终状态的热力学概率取1)。
建议
(1)第一步,确定平衡后系统的温度和压力,并计算热传导引起的熵变化。
(2)第二步,得到混合过程中的熵变化,总熵变成熵变化的两部分之和,也等于最终初始状态的熵之差,最终初始状态的熵通过玻尔兹曼公式与热力学概率联系在一起,从而得到
获得初始状态的热力学概率。
回答:
ω=10-510(23)→09。
甲醇蒸气在25℃和101325帕下的标准吉布斯函数变为δFGM0(g)=-162.7kJ·
甲醇液体的标准摩尔吉布斯函数计算为δFGM0(l)。
计算假设甲醇蒸汽是一种理想气体,已知甲醇在25℃时的蒸汽压为16265帕。
建议设计甲醇气体生成反应和甲醇液体生成反应,但此时压力为1个大气压,然后各自的压力降低到饱和蒸汽压,形成循环过程来解决问题。
167.3千焦摩尔-1。
10.1摩尔甲苯在沸点为383.15K时蒸发成气体,并计算该过程的w、q、δU、δH、δS、δA和δG。
已知在该温度下甲苯的气化热为362kJ·
kg-1。
qp=δh=33.35kj。
W=3.186kJ千焦;
δU=30.16千焦摩尔-1;
δG=0;
δA=-3.186千焦摩尔-1;
δS=87.03J·
K·
mol-1
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