题目
对理想气体的自由膨胀过程,(1)Q=ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS=0、(4)ΔS>0。上述四个关系中,正确的是( )A. (2)(3)B. (1)(3)C. (1)(4)D. (2)(4)
对理想气体的自由膨胀过程,(1)Q=ΔH、(2)ΔH>Q、(3)ΔS=0、(4)ΔS>0。上述四个关系中,正确的是( )
A. (2)(3)
B. (1)(3)
C. (1)(4)
D. (2)(4)
题目解答
答案
C. (1)(4)
解析
考查要点:本题主要考查理想气体自由膨胀过程中的热力学量变化规律,包括内能、焓变、热量及熵变的判断。
解题核心思路:
- 自由膨胀特点:气体迅速膨胀到真空,无外界压力,不做功($W=0$);过程极快,无热交换($Q=0$)。
- 理想气体性质:内能仅由温度决定,温度不变则$\Delta U=0$,进一步推导$\Delta H=0$。
- 熵变判断:自由膨胀为不可逆过程,系统混乱度增加,熵增加($\Delta S>0$)。
破题关键点:
- 明确自由膨胀中$Q=0$,$\Delta U=0$,从而$\Delta H=0$。
- 结合热力学第二定律判断熵变方向。
选项分析
(1) $Q=\Delta H$
- 自由膨胀中$Q=0$,且理想气体$\Delta H = C_p \Delta T$。由于温度不变($\Delta T=0$),故$\Delta H=0$。
- 因此$Q=\Delta H$成立,选项(1)正确。
(2) $\Delta H > Q$
- 由$\Delta H=0$且$Q=0$,显然$\Delta H=Q$,故选项(2)错误。
(3) $\Delta S=0$
- 自由膨胀为不可逆过程,系统熵增加,$\Delta S>0$,故选项(3)错误。
(4) $\Delta S>0$
- 熵增是不可逆过程的必然结果,选项(4)正确。
正确选项组合:(1)(4),对应选项C。