题目
4.理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀,该变化过程中体系的熵-|||-变 Delta (S)_(外) 及环境的熵变 Delta (S)_(外) 应为-|||-(A) Delta (S)_(底)gt 0 Delta (S)_(环)=0 (B) Delta (S)_(UND)lt 0 Delta (S)_(环)=0-|||-(C) Delta (S)_(UND)gt 0 Delta (S)_(环)lt 0 (D) Delta (S)_(UND)lt 0 Delta (S)_(环)gt 0

题目解答
答案

解析
本题考查理想气体等温膨胀过程中的熵变计算,需明确体系与环境的熵变关系。关键点在于:
- 体系熵变:理想气体等温过程,熵变仅由体积变化决定,公式为 $\Delta S_{\text{体}} = nR \ln \frac{V_2}{V_1}$,因体积增大,$\Delta S_{\text{体}} > 0$。
- 环境熵变:气体吸热来自环境,环境释放热量导致熵变 $\Delta S_{\text{环}} = -\frac{Q}{T}$。无论过程是否可逆,环境熵变始终为负,但绝对值大小与过程性质相关。
体系熵变分析
理想气体等温膨胀时,温度不变,内能变化 $\Delta U = 0$。根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$,可得 $Q = -W$,即气体吸收的热量等于对外做的功。
体系熵变为:
$\Delta S_{\text{体}} = \int \frac{dQ_{\text{rev}}}{T} = nR \ln \frac{V_2}{V_1}$
因体积 $V_2 > V_1$,故 $\Delta S_{\text{体}} > 0$。
环境熵变分析
气体吸收的热量 $Q$ 来自环境,环境释放热量导致熵变为:
$\Delta S_{\text{环}} = -\frac{Q}{T}$
在等温膨胀中,$Q = W = nRT \ln \frac{V_2}{V_1}$,代入得:
$\Delta S_{\text{环}} = -nR \ln \frac{V_2}{V_1} < 0$
选项判断
- 选项C($\Delta S_{\text{体}} > 0$,$\Delta S_{\text{环}} < 0$)符合计算结果,正确。
- 其余选项均与上述分析矛盾。