题目
对于dG=-SdT+VdP等热力学基本方程,说法错误的是()A. 既用于均相系统,也可用于非均相系统B. 只能用于可逆过程,不能用于不可逆过程C. 既能用于可逆过程,又能用于不可逆过程D. 能用于气体,也能用于液体或固体
对于dG=-SdT+VdP等热力学基本方程,说法错误的是()
A. 既用于均相系统,也可用于非均相系统
B. 只能用于可逆过程,不能用于不可逆过程
C. 既能用于可逆过程,又能用于不可逆过程
D. 能用于气体,也能用于液体或固体
题目解答
答案
B. 只能用于可逆过程,不能用于不可逆过程
解析
本题考查对热力学基本方程 $dG = -SdT + VdP$ 适用范围的理解。解题思路是明确该方程的推导过程以及状态函数的性质,从而判断其在不同系统和过程中的适用性。
1. 分析方程推导与状态函数性质
热力学基本方程 $dG = -SdT + VdP$ 是由热力学第一定律和第二定律推导得出的。其中 $G$(吉布斯自由能)、$S$(熵)、$T$(温度)、$V$(体积)、$P$(压强)均为状态函数。状态函数的变化只取决于系统的始态和终态,而与变化的途径无关。
2. 判断在均相和非均相系统中的适用性
- 对于均相系统,该方程是成立的。例如,对于理想气体的均相系统,我们可以根据该方程进行相关的热力学计算。
- 对于非均相系统,只要系统中各相之间达到平衡,同样可以使用该方程。因为状态函数的性质决定了其变化只与始态和终态有关,与系统是否均相无关。所以该方程既用于均相系统,也可用于非均相系统,A选项说法正确。
3. 判断在可逆和不可逆过程中的适用性
由于 $G$、$S$、$T$、$V$、$P$ 是状态函数,只要系统的始态和终态确定,$dG$、$dT$、$dP$ 等的变化量就是确定的,与过程是否可逆无关。也就是说,无论过程是可逆的还是不可逆的,只要知道系统的始态和终态温度、压强等状态参量,就可以使用该方程计算吉布斯自由能的变化。所以该方程既能用于可逆过程,又能用于不可逆过程,C选项说法正确,B选项说法错误。
4. 判断在不同物态中的适用性
气体、液体和固体都有各自的状态参量 $T$、$P$、$V$、$S$ 和 $G$,只要满足状态函数的性质,就可以使用该方程进行热力学计算。例如,对于液体或固体的相变过程,我们也可以利用该方程来分析其热力学性质。所以该方程能用于气体,也能用于液体或固体,D选项说法正确。