Обучающие тесты с решением

1. Если система обратимым образом получает количество теплоты Q при температуре Т, то об энтропии системы можно сказать, что она …

1) возрастает на величину Q×T

2) возрастает на величину Q/T

3) возрастает на величину, большую Q/T

4) возрастает на величину, меньшую Q/T

Ответ: Энтропия – это приведенная теплота: S = Q/T. В соответствии со II началом термодинамики для необратимого самопроизвольного процесса в изолированной системе энтропия возрастает, т.е. ΔS > Q_необр./Т.

При обратимом процессе в изолированной системе энтропия остается постоянной, т.е. ΔS = Q_обр./Т.

Правильный ответ 2.

2. Укажите, в каких процессах и при каких условиях изменение энтропии может быть равно работе процесса?

1) в изобарных, при постоянных Р и Т

2) в изохорных, при постоянных V и Т

3) изменение энтропии никогда не равно работе

4) в изотермических, при постоянных P и V

Ответ: Энтропия характеризует ту часть энергии, которую нельзя превратить в работу (связанная энергия), и отражает стремление системы к максимуму беспорядка. Поэтому ни для каких процессов изменение энтропии не может быть равно работе.

Правильный ответ 3.

3. Если DН < 0 и DS < 0, то в каком случае реакция может протекать самопроизвольно?

1) [DH] > [T×DS] 3) [DН] < [T×D S]

2) при любых соотношениях DН и Т×DS 4) [DН] = [T×D S]

Ответ: При постоянстве температуры и давления химические реакции могут самопроизвольно протекать только в таком направлении, при котором энергия Гиббса системы уменьшается (ΔG < 0).

В изобарно-изотермических условиях изменение энергии Гиббса равно: ΔG = ΔH – TΔS.

Если ΔH < 0 и ΔS < 0, то реакция возможна при условии, что ΔH больше по абсолютной величине, чем TΔS ( |ΔH| > |TΔS| ).

Правильный ответ 1.

4. При каких соотношениях DН и Т×DS химический процесс направлен в сторону эндотермической реакции:

1) DН < T×DS 2) DН > Т×DS 3) DН = Т×DS 4) DН ³ Т×DS

Ответ: Для ответа на вопрос воспользуется предыдущими рассуждениями. Для самопроизвольного протекания процесса необходимо, чтобы энергия Гиббса системы уменьшалась, ΔG < 0. Для эндотермических процессов ΔH > 0, поэтому такие процессы будут идти самопроизвольно, если энтропия системы будет увеличиваться, т.е.

|ΔH| < |TΔS|.

Правильный ответ 1.

5. Для процесса тепловой денатурации многих ферментов DН > 0 и DS > 0. Может ли данный процесс протекать самопроизвольно?

1) может при высоких температурах, так как |Т×DS| > |DН|

2) может при низких температурах, так как |Т×DS| < |DН|

3) не может, так как |Т×DS| > |DН|

4) не может, так как |Т×DS| < |DН|

Ответ: Для самопроизвольного протекания реакции, необходимо, чтобы энергия Гиббса системы уменьшалась, ΔG < 0. Поскольку ΔH > 0 и ΔS > 0, то из уравнения: ΔG = ΔH – TΔS, следует, что при низких температурах значение TΔS мало и знак ΔG определяется знаком ΔH. Так как процесс эндотермический ΔH > 0, то самопроизвольно реакция будет протекать только при высокой температуре. В этом случае |TΔS| > |ΔH|.

Правильный ответ 1.