题目
1-11 某系统如图表示。抽去隔板,则系统的熵 () 。-|||-1molO2 1molN2-|||-20 ℃,v 20℃,V-|||-A.增加 B.减少 C.不变
题目解答
答案
解析
考查要点：本题主要考查熵变的概念及其在气体混合过程中的应用。
解题核心：理解熵是系统混乱度的量度，当气体体积增大或发生混合时，混乱度增加，熵增大。
关键点：
- 抽去隔板后，两种气体的体积均从$V$扩展到$2V$，分子活动空间增大。
- 理想气体混合时，若原来被隔离，混合后总熵必然增加（因各组分的体积增大导致各自的熵增加）。
步骤分析：
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初始状态：
- $1 \, \text{mol} \, \text{O}_2$和$1 \, \text{mol} \, \text{N}_2$分别占据体积$V$，被隔板隔离。
- 两种气体的混乱度仅限于各自的体积$V$内。
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抽去隔板后的状态：
- 两种气体混合，总体积变为$2V$。
- 每种气体的体积从$V$扩展到$2V$，分子扩散范围扩大，混乱度显著增加。
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熵变计算：
- 对于理想气体，体积从$V$变为$2V$时，单组分的熵变为：
$\Delta S = nR \ln \frac{V_{\text{后}}}{V_{\text{前}}} = nR \ln 2.$ - $\text{O}_2$和$\text{N}_2$的熵变均为$R \ln 2$，总熵变为：
$\Delta S_{\text{总}} = R \ln 2 + R \ln 2 = 2R \ln 2 > 0.$
- 对于理想气体，体积从$V$变为$2V$时，单组分的熵变为：
结论：混合过程总熵增加，因此正确答案为A。