第二章 热力学基础概念题
一、填空题
1、一定量的N 2气在恒温下增大压力，则其吉布斯函数 。（填增大，不变，减小）
2、物理量Q , W , U , H , V , T , p 属于状态函数的有函数的有 ；状态函数中属于强度性质的有 ；属于容量性质的有 。
3、对组成不变的均相封闭系统， ⎛∂S ⎫⎪=对理想气体⎝∂p ⎭T
⎛∂S ⎫ ⎪=。 ⎝∂p ⎭T
4、在一个温度恒定为100℃，体积恒定的容器中，装有2mol,100kPa 的N 2(g)。若向其中注入100℃的水0.2mol 并迅速达到平衡。设水蒸气为理想气体，此过程：
（1）∆S (H 2O ) （2）∆G (H 2O )
（3）∆A (H 2O ) （4）∆G (N 2)。
(填 > 0 ，
5、1摩尔理想气体经恒温膨胀，恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程吸热20.0kJ 。则∆U ＝ ，∆H ＝ ，W ＝ 。
6、体积功的通用计算公式是W ＝W ＝ ；在等压过程中，上式成为W ＝。
二、选择题
1、水在可逆相变过程中：
（1）∆U =0，∆H =0； （2）∆T =0，∆p =0；
（3）∆U =0，∆T =0； （3）以上均不对。
2、理想气体C p , m 与C V , m 的关系为：
（1）C p , m ＝C V , m ；（2）C p , m >C V , m ；（3）C p , m
3、液态水在100℃及101.325Pa 下汽化成水蒸气，则该过程的：
（1） △H=0; (2) △S=0; (3) △A=0; (4) △G=0 。
4、理想气体从状态Ⅰ等温自由膨胀到状态Ⅱ，可用那个状态函数的变量来判断过程的自发性： （1）△G ； （2）△U; (3) △S; (4) △H 。
1
5、公式dG =-SdT +Vdp 可适用下述那一过程：
（1）在298K, 101.325kP下水蒸气凝结成水的过程； （2）理想气体膨胀过程；
（3）电解水制H 2(g)和O 2(g)的过程;
(4) 在一定温度压力下，由N 2(g )+3H 2(g )合成NH 3(g )的过程。
6、对封闭的单组分均相系统，且W =0时， ' ⎛∂G ⎫⎪的值应是：
⎝∂p ⎭T
（1）0 ； （3）＝0 ； （4）前述三种情况无法判断。
7、理想气体等温自由膨胀过程为：
（1）Q >0； （2）∆U
8、一封闭系统，当状态从A 到B 发生变化时，经历两条任意的不同途径，则下列四式中正确的是：
（1）Q 1=Q 2； （2）W 1=W 2； （3）Q 1+W 1=Q 2+W 2； （4）∆U 1=∆U 2。
三、是非题 （正确地打“√”，错误的打“×”）
1、 理想气体在恒定的外压下绝热膨胀到终态，因为是恒压，所以∆H =Q ，又 因为是绝热，Q =0，故∆H =0，对吗？ （ ）
2、 气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q ＝0，固其熵变等于零。是不是？（ ）
3、在－10℃，101.325kPa 下过冷的H 2O(l)凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。是不是？（ ）
4、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的。是不是？（ ）
5、绝热过程都是等熵过程。是不是？（ ）
6、理想气体的熵变公式∆S =nC p , m ln ⎛V 2⎫⎛p 2⎫+nC ln ⎪ ⎪只适用于可逆过程。V , m ⎝V 1⎭⎝p 1⎭
对不对？（ ）
7、在等温等压条件下，∆G >0的过程一定不能进行。是不是？（ ）
8、绝热不可逆膨胀过程中∆S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆S
9、从始态到终态有一个绝热不可逆过程，可以设想出一个同样始终状态的绝热过程来计算它的熵变。是不是？（ ）
10、dU =nC V , m dT 这个公式对一定量的理想气体的任何p,V,T 变化过程均适用，对吗？ （ ）
2
四、问答题
1、按定义式dS ≥
，则系统从A 到B 经可逆与不可逆两个不同T
途径时，dS(可逆) >dS（不可逆）。是不是？为什么？
2、系统进行某过程时，若dS=0即为可逆，dS>0即为自发。这个说法是否正确？为什么？
3、现在有人想利用海洋中不同深度的温度不同，设计一种循环操作的机器，使海水的热力学能转换成有用的机械功。这是不是违反热力学第二定律？为什么？
五、证明题：试证明封闭系统单相纯物质只有p,V ,T 变化过程的 δQ
⎛∂U ⎫⎛∂p ⎫⎛∂U ⎫； 理想气体的=T -p ⎪ ⎪ ⎪=0 。 ∂V ∂T ∂V ⎝⎭T ⎝⎭V ⎝⎭T
热力学基础概念题答案
一、填空题
1、 减小； 2、U 、H 、V 、T 、p ；Q 、W ；T 、p ；U 、H 、V ； 3、- ⎛∂V ⎫⎪ ，∂T ⎝⎭p -nR 。 4、（1）、>0, (2) 、
V 2V 2
V 1V 1-⎰p e dV ；-⎰pdV ；-p (V 2-V 1)。
二、选择题
1、（2）； 2、（2）； 3、（4）； 4、（3）； 5、（2）； 6、（2）； 7、（4）；8、（3，4）
三、是非题
1、×； 2、×； 3、×； 4、×； 5、×； 6、×； 7、×； 8、×； 9、×； 10、√。
四、问答题
1、不是。因为熵是状态函数，其改变量只与始终状态有关，与中间途径无关。在相同始终态下，过程的熵改变量相等。
2、不正确。因为没有指明是孤立系统，只有在孤立系统中这个结论才正确。
3、不违反。海洋深层的温度低于表面，由于相对密度的原因，温度低的水总在海洋的下层，因为不是从单一热源吸热作功，所以不违反热力学第二定律。
五、证明题
3
证明：由dU=TdS-pdV 可得 (∂U /∂V )T =T (∂S /∂V )T -p 将麦克斯韦关系式 (∂S /∂V )T =(∂p /∂T )V 代入上式，即得： ⎛∂U ⎫⎛∂p ⎫=T ⎪ ⎪-p ∂V ∂T ⎝⎭T ⎝⎭V
对于理想气体，p=nRT/V, (∂p /∂T )V =nR /V , 代入上式得： nRT ⎛∂U ⎫=-p =p -p =0 ⎪∂V V ⎝⎭T
证毕。
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第二章 热力学基础概念题
一、填空题
1、一定量的N 2气在恒温下增大压力，则其吉布斯函数 。（填增大，不变，减小）
2、物理量Q , W , U , H , V , T , p 属于状态函数的有函数的有 ；状态函数中属于强度性质的有 ；属于容量性质的有 。
3、对组成不变的均相封闭系统， ⎛∂S ⎫⎪=对理想气体⎝∂p ⎭T
⎛∂S ⎫ ⎪=。 ⎝∂p ⎭T
4、在一个温度恒定为100℃，体积恒定的容器中，装有2mol,100kPa 的N 2(g)。若向其中注入100℃的水0.2mol 并迅速达到平衡。设水蒸气为理想气体，此过程：
（1）∆S (H 2O ) （2）∆G (H 2O )
（3）∆A (H 2O ) （4）∆G (N 2)。
(填 > 0 ，
5、1摩尔理想气体经恒温膨胀，恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程吸热20.0kJ 。则∆U ＝ ，∆H ＝ ，W ＝ 。
6、体积功的通用计算公式是W ＝W ＝ ；在等压过程中，上式成为W ＝。
二、选择题
1、水在可逆相变过程中：
（1）∆U =0，∆H =0； （2）∆T =0，∆p =0；
（3）∆U =0，∆T =0； （3）以上均不对。
2、理想气体C p , m 与C V , m 的关系为：
（1）C p , m ＝C V , m ；（2）C p , m >C V , m ；（3）C p , m
3、液态水在100℃及101.325Pa 下汽化成水蒸气，则该过程的：
（1） △H=0; (2) △S=0; (3) △A=0; (4) △G=0 。
4、理想气体从状态Ⅰ等温自由膨胀到状态Ⅱ，可用那个状态函数的变量来判断过程的自发性： （1）△G ； （2）△U; (3) △S; (4) △H 。
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5、公式dG =-SdT +Vdp 可适用下述那一过程：
（1）在298K, 101.325kP下水蒸气凝结成水的过程； （2）理想气体膨胀过程；
（3）电解水制H 2(g)和O 2(g)的过程;
(4) 在一定温度压力下，由N 2(g )+3H 2(g )合成NH 3(g )的过程。
6、对封闭的单组分均相系统，且W =0时， ' ⎛∂G ⎫⎪的值应是：
⎝∂p ⎭T
（1）0 ； （3）＝0 ； （4）前述三种情况无法判断。
7、理想气体等温自由膨胀过程为：
（1）Q >0； （2）∆U
8、一封闭系统，当状态从A 到B 发生变化时，经历两条任意的不同途径，则下列四式中正确的是：
（1）Q 1=Q 2； （2）W 1=W 2； （3）Q 1+W 1=Q 2+W 2； （4）∆U 1=∆U 2。
三、是非题 （正确地打“√”，错误的打“×”）
1、 理想气体在恒定的外压下绝热膨胀到终态，因为是恒压，所以∆H =Q ，又 因为是绝热，Q =0，故∆H =0，对吗？ （ ）
2、 气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q ＝0，固其熵变等于零。是不是？（ ）
3、在－10℃，101.325kPa 下过冷的H 2O(l)凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。是不是？（ ）
4、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的。是不是？（ ）
5、绝热过程都是等熵过程。是不是？（ ）
6、理想气体的熵变公式∆S =nC p , m ln ⎛V 2⎫⎛p 2⎫+nC ln ⎪ ⎪只适用于可逆过程。V , m ⎝V 1⎭⎝p 1⎭
对不对？（ ）
7、在等温等压条件下，∆G >0的过程一定不能进行。是不是？（ ）
8、绝热不可逆膨胀过程中∆S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中∆S
9、从始态到终态有一个绝热不可逆过程，可以设想出一个同样始终状态的绝热过程来计算它的熵变。是不是？（ ）
10、dU =nC V , m dT 这个公式对一定量的理想气体的任何p,V,T 变化过程均适用，对吗？ （ ）
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四、问答题
1、按定义式dS ≥
，则系统从A 到B 经可逆与不可逆两个不同T
途径时，dS(可逆) >dS（不可逆）。是不是？为什么？
2、系统进行某过程时，若dS=0即为可逆，dS>0即为自发。这个说法是否正确？为什么？
3、现在有人想利用海洋中不同深度的温度不同，设计一种循环操作的机器，使海水的热力学能转换成有用的机械功。这是不是违反热力学第二定律？为什么？
五、证明题：试证明封闭系统单相纯物质只有p,V ,T 变化过程的 δQ
⎛∂U ⎫⎛∂p ⎫⎛∂U ⎫； 理想气体的=T -p ⎪ ⎪ ⎪=0 。 ∂V ∂T ∂V ⎝⎭T ⎝⎭V ⎝⎭T
热力学基础概念题答案
一、填空题
1、 减小； 2、U 、H 、V 、T 、p ；Q 、W ；T 、p ；U 、H 、V ； 3、- ⎛∂V ⎫⎪ ，∂T ⎝⎭p -nR 。 4、（1）、>0, (2) 、
V 2V 2
V 1V 1-⎰p e dV ；-⎰pdV ；-p (V 2-V 1)。
二、选择题
1、（2）； 2、（2）； 3、（4）； 4、（3）； 5、（2）； 6、（2）； 7、（4）；8、（3，4）
三、是非题
1、×； 2、×； 3、×； 4、×； 5、×； 6、×； 7、×； 8、×； 9、×； 10、√。
四、问答题
1、不是。因为熵是状态函数，其改变量只与始终状态有关，与中间途径无关。在相同始终态下，过程的熵改变量相等。
2、不正确。因为没有指明是孤立系统，只有在孤立系统中这个结论才正确。
3、不违反。海洋深层的温度低于表面，由于相对密度的原因，温度低的水总在海洋的下层，因为不是从单一热源吸热作功，所以不违反热力学第二定律。
五、证明题
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证明：由dU=TdS-pdV 可得 (∂U /∂V )T =T (∂S /∂V )T -p 将麦克斯韦关系式 (∂S /∂V )T =(∂p /∂T )V 代入上式，即得： ⎛∂U ⎫⎛∂p ⎫=T ⎪ ⎪-p ∂V ∂T ⎝⎭T ⎝⎭V
对于理想气体，p=nRT/V, (∂p /∂T )V =nR /V , 代入上式得： nRT ⎛∂U ⎫=-p =p -p =0 ⎪∂V V ⎝⎭T
证毕。
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