二、概念题 题号 选项 题号 选项 1 C 9 D 2 A 10 D 3 B 11 D 4 D 12 A 5 B 13 A 6 C 14 B 7 D 15 B 8 C 16 B 1.答：（C）理想气体等温膨胀，体积增加，熵增加，但要从环境吸热，故环境熵减少。 2.答：（A）封闭系统绝热不可逆过程，熵增加。
3.答：（B）因为钢瓶恒容，并与外界无功和热的交换，所以能量守衡，ΔU = 0。 4. 答：（D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变，Gibbs自由能不变。
5. 答：（B）因为Q=0，W=0，即ΔU=0，则体系温度不变，可设置为等温膨胀过程，QR=-WR= nRTln
V2，V1即?S?nRlnV2。 V16. 答：（C）绝热可逆过程是衡熵过程，QR= 0 故ΔS = 0 7. 答：（D）相当于摩尔等压热容与摩尔等容热容之比。
8.答：（C）系统始态与终态都相同，所有热力学状态函数的变量也都相同，与变化途径无关。 9. 答：（D）根据dG=Vdp-SdT ，即dG=Vdp。 10. 答：（D）隔离系统的U，V不变。
11. 答：（D）因为ΔGT，p=0，本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态相同。
12. 答：（A）状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变。
13. 答：（A）这就是把Helmholtz自由能称为功函的原因。
14. 答：（B）完整晶体通常指只有一种排列方式，根据熵的本质可得到，在0K时，完整晶体的熵等于零。 15. 答：（B）因为?A??WR16. 答：（B）?S满足此条件。 三、习题
2. 试计算以下过程的解ΔS：
（1）5mol双原子分子理想气体，在等容条件下由448K冷却到298K；
?0，?G?0Qp??H?0，?U?Qp?WR
??H??G适用于等温、非体积功为零的任何封闭体系或孤立体系，本过程只有（B）
T（2）3mol单原子分子理想气体，在等压条件下由300K加热到600K。 解：（1）双原子理想气体CV，m=
57R，Cp，m= CV，m+R=R 22?QV??2nCV，mdT
T1T等容条件下，W = 0，即有?UQVΔS==
T?TT21nCV，mTdT=
T55298-1
= ·K nRln2=?5?8.314?ln2T12448（2）单原子理想气体CV，m=等压条件下，即有?H35R，Cp，m= CV，m+R=R 22T?Qp??2nCp，mdT
T1ΔS=
QpT=
?TT21nCp，mTdT=
T57600-1
= ·K nRln2=?3?8.314?ln2T123005. 有2mol单原子理想气体由始态500kPa、323K加热到终态1000kPa、3733K。试计算此气体的熵变。 解：理想气体的p、V、T变化设置过程如下：
2mol，500kPa，323K ΔS dT=0 dp=0 2mol，1000kPa，373K ΔS1 ΔS2 2mol，1000kPa，323K
理想气体等温可逆过程：即有：ΔU=ΔH=0 ，则有
QR=-W= nRTlnV2p?nRTln1 V1p2ΔS1 =
p1QR500-1
=nRln=2××ln= J·K
p2T1000理想气体等压可逆过程：ΔS2=
QpT?T21?H=nCp，m?dT?nCp，mln
TT1TΔS2= 2?5373-1
= J·K ?8.314?ln2323-1
ΔS = ΔS1+ΔS2 = + = J·K
6. 在600K时，有物质的量为nmol的单原子分子理想气体由始态100kPa、122dm反抗50 kPa的外压，等温膨胀到50kPa。试计算：
（1）ΔU、ΔH、终态体积V2以及如果过程是可逆过程的热QR和功WR；
3
（2）如果过程是不可逆过程的热Q1和功W1； （3）ΔSsys、ΔSsur和ΔSiso。
解：（1）理想气体等温可逆膨胀过程：即有：ΔU=ΔH=0。
∵ p1V1= p2V2 ∴ V2?p1V1100?122??244dm3 p250QR=-WR= nRTlnV2pp100= ?nRTln1=p1V1ln1=100?122lnV1p2p250（2）理想气体等温恒外压过程：ΔU=ΔH=0。
Q1=-W1 = peΔV =pe（V2-V1）= 50×10×103×（244-122）×10-3 = kJ
QR8.45?103-1
（3）ΔSsys === ·K
300T?Q16.10?103-1
ΔSsur ==?= ·K
300TΔSiso = ΔSsys + ΔSsur = = ·K
11. 1mol 理想气体在 273 K 等温地从 1000 kPa 膨胀到100 kPa，如果膨胀是可逆的，试计算此过程的
-1
Q，W以及气体的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA 。
解：理想气体等温可逆膨胀，ΔT = 0 ，ΔU = 0 ，ΔH =0
W =?nRTlnV2p100= kJ ?nRTln2?1?8.314?273?lnV1p11000 Q = -W = kJ
QR5.23?103-1
ΔS = = J·K ?T273 ?G??A??T?S?W= kJ
13. 1mol 单原子分子理想气体，始态为 273 K，压力为p。分别经下列三种可逆变化，其Gibbs自由能的变化值各为多少？
（1）恒温下压力加倍 （2）恒压下体积加倍 （3）恒容下压力加倍 假定在 273 K，p下，该气体的摩尔熵为 100 J·K·mol。 解：（1） 恒压下体积加倍，T2$
-1
-1
?2T1， ΔG = ΔH -Δ(TS)；
?H??CpdT?T1T255R(T2?T1)??8.314 J?mol?1?K?1?273 K=5.674 kJ 22因为 ?S?nCp,mlnT25?1 mol??8.314 J?mol?1?K?1?ln2=14.41 J?K?1 T12 S2?S1??S?114.4 J?K?1 所以
?G??H?(T2S2?T1S1)?5.674 kJ?(2?273?114.4?273?100) J=?29.488 kJ
（2）?G?nRTlnp22?1 mol?8.314 J?mol?1?K?1?273 K?ln=1.573 kJ p11（3）恒容下压力加倍，T2?2T1
?S?nCV,mlnT23?1 mol??8.314 J?mol?1?K?1?ln2=8.644 J?K?1 T12S2?S1??S?108.6 J?K?1 所以
?G??H?(T2S2?T1S1)?5.674 kJ?(2?273?108.6?273?100) J=?26.320 kJ
18. 苯在正常沸点353 K下的
vap
-1
H m= kJ·mol，今将353 K和标准压力下的1mol C6H6（l）向真空等温
$汽化为同温、同压的苯蒸气（设为理想气体）。
（1）求算在此过程中苯吸收的热量Q与做的功W ； （2）求苯的摩尔汽化熵（3）求环境的熵变
vap
S m及摩尔汽化Gibbs自由能
$vap
G m；
$S环 ；
（4）应用有关原理判断上述过程是否为不可逆过程? 解：（1） 真空汽化 W = 0
Q??U??H??(pV)??H??nRT
?30.77 kJ?1 mol?8.314 J?mol?1?K?1?353 K?27.835 kJ
（2）设液态苯在同温、同压下可逆蒸发为气，这是可逆相变，?G?0
QR?vapHm30.77 kJ?mol?1?vapSm????87.2 J?K?1?mol?1
TT353 K （3）系统的不可逆热效应，对环境来说可以看作是可逆的
?Q1?27.835 kJ?mol?1?vapS(环)????78.9 J?K?1
T353 K （4）用熵判据来判断过程的可逆性
?S(隔离)=?vapSm??S(环)?8.3 J?K?1>0 所以，原过程为不可逆过程。