题目
墨水在水中的扩散过程是可逆过程还是不可逆过程?在日常生活中有哪些过程是不可逆过程?如果一个系统从状态A经历一个不可逆过程到达状态B,那么这个系统是否可以回到状态A呢?
墨水在水中的扩散过程是可逆过程还是不可逆过程?在日常生活中有哪些过程是不可逆过程?如果一个系统从状态A经历一个不可逆过程到达状态B,那么这个系统是否可以回到状态A呢?
题目解答
答案
是不可逆过程。日常生活中热传导、扩散现象、功转化为热等与热现象有关的过程都是不可逆过程。比如热传导过程热量可以自动地从高温物体传到低温物体但不可能逆过来热量自动地从低温物体传到高温物体。此外系统可以通过一个不可逆过程达到B然后再回到A状态。不过当系统回到A状态时外界受到了影响。
是不可逆过程。日常生活中,热传导、扩散现象、功转化为热等与热现象有关的过程都是不可逆过程。比如热传导过程热量可以自动地从高温物体传到低温物体,但不可能逆过来,热量自动地从低温物体传到高温物体。此外,系统可以通过一个不可逆过程达到B,然后再回到A状态。不过当系统回到A状态时,外界受到了影响。
是不可逆过程。日常生活中,热传导、扩散现象、功转化为热等与热现象有关的过程都是不可逆过程。比如热传导过程热量可以自动地从高温物体传到低温物体,但不可能逆过来,热量自动地从低温物体传到高温物体。此外,系统可以通过一个不可逆过程达到B,然后再回到A状态。不过当系统回到A状态时,外界受到了影响。
解析
本题主要考查对可逆过程和不可逆过程概念的理解,以及对日常生活中不可逆过程的识别,还有系统在不可逆过程中的状态变化情况。解题思路如下:
- 判断墨水在水中的扩散过程性质:
- 扩散是由于分子的无规则运动,墨水分子会从浓度高的区域向浓度低的区域扩散。
- 要使扩散后的墨水分子再聚集到原来的小区域,需要外界对系统做功,并且在这个过程中会产生其他影响,无法自发地逆向进行,所以墨水在水中的扩散过程是不可逆过程。
- 列举日常生活中的不可逆过程:
- 热传导:根据热力学第二定律,热量总是自发地从高温物体传递到低温物体。例如,将一杯热水和一杯冷水放在一起,热水会逐渐变凉,冷水会逐渐变热,最终达到热平衡。但不会自发地出现冷水的热量自动传递给热水,使热水更热、冷水更冷的情况。
- 扩散现象:除了墨水在水中的扩散,还有很多例子,比如香水洒在空气中,香水分子会在空气中扩散,使整个房间都能闻到香味,但香水分子不会自动聚集回原来的瓶子里。
- 功转化为热:例如,通过摩擦生热,机械能可以转化为热能。但要使热能完全转化为机械能而不产生其他影响是不可能的,比如汽车发动机工作时,燃料燃烧产生的热能只有一部分转化为机械能驱动汽车,其余大部分以热能的形式散失到环境中,无法再完全转化为机械能。
- 分析系统从状态A经历不可逆过程到达状态B后能否回到状态A:
- 虽然系统可以通过一个不可逆过程从状态A到达状态B,然后再通过其他过程回到状态A。
- 但是在这个过程中,外界必然会受到影响。例如,在热传导的例子中,如果要使高温物体和低温物体回到原来的温度状态,需要外界提供能量,如使用制冷设备,这会消耗外界的电能等能量,对外界产生了影响。