题目
在100℃,101325Pa下,1mol水全部向真空容器气化为100℃,101325Pa的蒸气,则该过程A. ΔGB. ΔG=0,不可逆C. ΔG=0,可逆D. ΔG>0,不可逆
在100℃,101325Pa下,1mol水全部向真空容器气化为100℃,101325Pa的蒸气,则该过程
A. ΔG<0,不可逆
B. ΔG=0,不可逆
C. ΔG=0,可逆
D. ΔG>0,不可逆
题目解答
答案
B. ΔG=0,不可逆
解析
考查要点:本题主要考查吉布斯自由能(ΔG)的变化与过程可逆性的关系,需结合相变平衡条件及热力学第二定律进行分析。
解题核心思路:
- 判断ΔG的符号:在恒温恒压下,若过程为相变平衡过程,则ΔG=0;若过程自发,则ΔG<0。
- 判断过程可逆性:可逆过程要求系统始终处于平衡状态,而不可逆过程可能因突变(如真空蒸发)导致非平衡。
破题关键点:
- 题目中水与蒸气处于相同温度(100℃)和压力(101325Pa),说明此时为相变平衡点,ΔG=0。
- 向真空蒸发属于非平衡过程(系统未通过缓慢调整维持平衡),因此过程不可逆。
关键分析步骤
1. 吉布斯自由能的判断
在恒温恒压下,若物质发生相变(如液态→气态),则相变的吉布斯自由能变化ΔG为:
$\Delta G = \Delta G_{\text{相变}}$
当系统处于相变平衡状态(如水与水蒸气共存于100℃、101325Pa),此时ΔG=0(平衡条件下吉布斯自由能相等)。
2. 过程可逆性的判断
- 可逆过程要求系统每一步均处于平衡状态,例如缓慢加热/冷却或缓慢改变压力。
- 本题中,水向真空容器蒸发时,体积迅速膨胀,系统无法通过热交换或压力调整维持平衡,因此过程不可逆。
3. 综合结论
虽然ΔG=0(平衡条件),但过程因突变而不可逆,故正确答案为B。