题目
2mol某理想气体,其C(V,m)=2.5R,由600K、400kPa的始态变为600K、200kPa的末态,此过程的Q();W();△U();H();△S();△G();△A()。(选择填入:(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定)
2mol某理想气体,其C(V,m)=2.5R,由600K、400kPa的始态变为600K、200kPa的末态,此过程的Q();W();△U();H();△S();△G();△A()。(选择填入:(a)>0;(b)=0;(c)<0;(d)无法确定)
题目解答
答案
d;d;b;b;a;c;c
解析
考查要点:本题主要考查理想气体在等温过程中的热力学量变化,涉及内能、焓、熵、吉布斯自由能和赫姆霍兹自由能的判断。
解题核心思路:
- 等温过程:理想气体的内能和焓仅是温度的函数,因此$\Delta U = 0$,$\Delta H = 0$。
- 熵变计算:等温过程的熵变$\Delta S = nR \ln \frac{P_1}{P_2}$,因体积膨胀,$\Delta S > 0$。
- 自由能判断:$\Delta G = -T\Delta S < 0$,$\Delta A = -T\Delta S < 0$。
- 热和功的不确定性:因未说明过程是否可逆,无法确定$Q$和$W$的具体符号。
破题关键:明确等温过程特性,区分状态函数与过程函数的计算方式。
1. $\Delta U$与$\Delta H$
- 等温条件:$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T = 0$,$\Delta H = nC_{p,m}\Delta T = 0$。
- 结论:$\Delta U = 0$(选项b),$\Delta H = 0$(选项b)。
2. $\Delta S$
- 公式:$\Delta S = nR \ln \frac{P_1}{P_2} = nR \ln \frac{400}{200} = nR \ln 2 > 0$。
- 结论:$\Delta S > 0$(选项a)。
3. $\Delta G$与$\Delta A$
- 吉布斯自由能:$\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -T\Delta S < 0$(选项c)。
- 赫姆霍兹自由能:$\Delta A = \Delta U - T\Delta S = -T\Delta S < 0$(选项c)。
4. $Q$与$W$
- 等温膨胀:若为可逆过程,$Q = W = nRT \ln \frac{V_2}{V_1} > 0$;若为不可逆过程,$Q$和$W$无法确定。
- 结论:因过程性质未知,$Q$和$W$无法确定(选项d)。