题目
判断下列说法是否正确•并说明原因.(1) 不可逆过程一定是处肆的,而自发过程一定是不可逆的:(2) 凡爛增加过程都是自发过程;(3) 不可逆过程的爛永不减少;(4) 系统达平衡时,爛值最大,Gibbs自由能最小;(5) 当某系统的热力学能和体积恒定时,K0的过程不可能发生;(6) 某系统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态.现在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆 过程;(7) 在一个绝热系统中•发生了一个可逆过程•系统从状态1变到了状态2,不论用什么方法,系统再也 回不到原来状态了;(8) 理想气体的等温膨胀过程•△U=0・系统所吸的热全部变成了功•这与Kelvin的说法不符;(9) 冷冻机可以从低温热源吸热放给髙温热源,这与Clausius的说法不符;(10) G恒大于Cv.
判断下列说法是否正确•并说明原因.(1) 不可逆过程一定是处肆的,而自发过程一定是不可逆的:(2) 凡爛增加过程都是自发过程;(3) 不可逆过程的爛永不减少;(4) 系统达平衡时,爛值最大,Gibbs自由能最小;(5) 当某系统的热力学能和体积恒定时,K0的过程不可能发生;(6) 某系统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态.现在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆 过程;(7) 在一个绝热系统中•发生了一个可逆过程•系统从状态1变到了状态2,不论用什么方法,系统再也 回不到原来状态了;(8) 理想气体的等温膨胀过程•△U=0・系统所吸的热全部变成了功•这与Kelvin的说法不符;(9) 冷冻机可以从低温热源吸热放给髙温热源,这与Clausius的说法不符;(10) G恒大于Cv.
题目解答
答案
答:(1)错.自发过程-定是不可逆过程•而不是所有的不可逆过程都是自发的,有时需要环境对系统做 功•才可进行不可逆过程.(2) 错.爛判据使用是有条件的,适用于隔离系统或绝热系统.(3) 错.在隔离系统中,如果发生了不可逆变化,则爛增加.(4) 错.不应笼统的全部定义为系统.在绝热系统或隔离系统•当系统达到平衡状态之后、媳值绘大;在 等温等压不做其他功的条件F,直至系统达到平衡后,Gibbs自由能最小.(5〉错.不完全正确•这种说法只适用于隔离系统且不做非膨胀功的条件下才可以成立.(6)错.绝热不可逆过程^S>0.绝热可逆过程AS=0.爛是一个状态函数,由于两过程有同样的始态, 同时aS值不同,则可以认为最终到达的终态的性质不同.故题中说法不能实现.⑺对.在绝热系统中,从状态1到状态2 △%>();而同样在该条件下,由状态2到状态1 %>0・系统 的埔水远增加,故系统再也回不到原来状态了.(劝错.Kelvin:不可能从单热源取出热使之完全变为功•而不发生其他变化.理想气体等温膨胀过程 中・山=0・系统,所吸的热全部变成了体积膨胀所做的体积功.这与keWin记述相符.(9〉错.从低温热源吸热放给高温热源的过程中,环境对低温热源做功.这一过程与Clausius说法:不可 能把热从低温物体传到高温物体•而不引起其他的变化.相符.(10)铢 CP ~Cv=(匹Z土购)_(应)(3T - )fi St"=(霁p(豁"-(霁〉v=(鄴v + (執(執-(势人= [/>+(霧)门(等"G恒大于Cy但 耳O在277. 15时,(霁汗=0・故G = G・故,题中说法过于武断.
解析
本题主要考察热力学中的基本概念与判据,包括不可逆过程、自发过程、熵、Gibbs自由能、热力学能、体积、绝热过程、Kelvin说法、Clausius说法以及恒压热容热容与恒容热容的关系等知识点,需结合各概念的适用条件和热力学基本定律逐一分析分析。
(1)判断“不可逆过程一定是自发的,,而自发过程一定是不可逆的”
- 错误。
自发过程的定义是在无需环境做功的条件下能自动发生的进行的过程,其一定是不可逆的(热力学第二定律)。但不可逆过程不一定是自发的,例如环境对系统做功(如电解水的)可以驱动不可逆过程,此时过程非自发。
(2)判断“凡熵增加过程都是自发过程”
- 错误。
熵判据的适用条件是隔离系统或绝热系统**:仅当隔离系统中熵增加时,过程才是自发;若系统未隔离(如开放系统),熵增加的过程可能不自发(需结合环境熵变判断总熵熵变)。
(3)判断“不可逆过程的熵永不减少”
- 错误。
该说法未限定系统范围:在隔离系统中,不可逆过程的总熵一定增加;但对非隔离系统(如开放系统),系统自身的熵可能减少(如冰箱制冷时,系统(制冷剂)熵减少,但环境熵增加更多,总熵仍增加。
(4)判断“系统达平衡时,熵值最大,Gibbs自由能最小”
- 错误。
需明确适用条件:- 熵最大熵原理)仅适用于绝热系统或隔离系统**;
- Gibbs自由能最小仅适用于等温等压、不做非膨胀功的系统。笼统说“系统”不严谨。
(5)判断“当系统热力学能和体积恒定时,ΔS<0的过程不可能发生”
- 错误。
该说法仅适用于隔离系统且不做非膨胀功的条件。若系统可与环境交换功(如做非膨胀功),即使热力学能和体积恒定,ΔS<0的过程也可能发生(如电池放电做功时,系统熵可能减少)。
(6)判断“系统经绝热不可逆过程从始态到终态,可设计绝热可逆过程连接相同始、终态”
- 错误。
熵是状态函数:绝热不可逆过程中,不可逆过程ΔS>0,可逆过程ΔS=0。若始态相同,两过程终态的熵值必不同(ΔS不同,终态不可能相同,故无法设计绝热可逆过程连接相同始、终态。
(7)判断“绝热系统中,可逆过程使系统从状态1到2,系统再也回不到原状态”
- 正确。
绝热系统中,可逆过程ΔS=0,不可逆过程ΔS>0。若从1到2是可逆过程(ΔS=0),则反向过程(从2到1)若为可逆过程需ΔS=0,但系统已达平衡,无法自发返回;若反向为不可逆过程,则ΔS>0,总熵增加,无法回到原状态(原状态熵更低)。
(8)判断“理想气体等温膨胀ΔU=0,所吸的热全变成功,与Kelvin说法不符”
- 错误。
Kelvin说法的关键}是“不发生其他变化”:理想气体等温膨胀中,系统体积增大(发生了体积变化,即“其他变化”),因此热全变为功的同时伴随了体积膨胀,符合Kelvin说法。
(9)判断“冷冻机从低温热源吸热放给高温热源,与Clausius说法不符”
- 错误。
Clausius说法的关键是“不引起其他变化”:冷冻机需环境对系统做功(如耗电),存在“环境做功”这一其他变化,因此符合Clausius说法。
(10)判断“G恒大于Cv”
- 错误。
恒压热容与恒容热容关系为:
[Cp]-[Cv])=T([(∂p/∂T)_V][(∂V/∂T)_p]),对理想气体,(Cp-Cv)=nR>0,但对某些物质(如277.15K附近的水),(∂V/∂T)_p<0,导致Cp-Cv<0,此时Cp<Cv。故“恒大于”不成立。