题目
下列过程满足 体系熵变大于零 ,环境熵变等于零 的是:A. 恒温恒压 (273 K , 101325 Pa)下, 1mol 的冰在空气升华为水蒸气 ;B. 氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀 ;C. 理想气体自由膨胀;D. 绝热条件下化学反应 。
下列过程满足 体系熵变大于零 ,环境熵变等于零 的是:
A. 恒温恒压 (273 K , 101325 Pa)下, 1mol 的冰在空气升华为水蒸气 ;
B. 氮气与氧气的混合气体可逆绝热膨胀 ;
C. 理想气体自由膨胀;
D. 绝热条件下化学反应 。
题目解答
答案
C. 理想气体自由膨胀;
解析
本题考查熵变的计算及不同过程对体系和环境熵变的影响。关键点在于:
- 体系熵变(ΔS_体系)由过程本身的混乱度变化决定;
- 环境熵变(ΔS_环境)与热交换相关,若无热交换(Q=0),则ΔS_环境=0;
- 自由膨胀为绝热过程(Q=0),体系熵变由体积变化引起,且ΔS_体系>0;
- 可逆过程总熵变为0,但体系熵变可能不为0,需具体分析。
选项分析
A. 恒温恒压下冰升华为水蒸气
- 体系熵变:固态→气态,混乱度显著增加,ΔS_体系>0;
- 环境熵变:过程需吸热(Q>0),环境释放热量,ΔS_环境=−Q/T<0;
- 结论:环境熵变不为0,不符合条件。
B. 氮氧混合气体可逆绝热膨胀
- 体系熵变:可逆过程总熵变ΔS_total=0,ΔS_体系=−ΔS_环境;
- 环境熵变:Q=0,ΔS_环境=0;
- 结论:ΔS_体系=0,不满足ΔS_体系>0,不符合条件。
C. 理想气体自由膨胀
- 体系熵变:绝热(Q=0),体积增大导致混乱度增加,ΔS_体系>0;
- 环境熵变:无热交换,ΔS_环境=0;
- 结论:完全符合题目条件。
D. 绝热条件下化学反应
- 体系熵变:取决于反应类型,可能正负皆有可能;
- 环境熵变:Q=0,ΔS_环境=0;
- 结论:ΔS_体系不一定>0,不符合条件。