题目
对于 N2和 H2混合气体的绝热可逆压缩 (没有生产 NH3),则A. ΔU=0B. ΔH=0C. ΔS=0D. ΔG=0
对于 N2和 H2混合气体的绝热可逆压缩 (没有生产 NH3),则
A. ΔU=0
B. ΔH=0
C. ΔS=0
D. ΔG=0
题目解答
答案
C. ΔS=0
解析
考查要点:本题主要考查热力学基本概念在绝热可逆过程中的应用,特别是熵变的理解。
解题核心思路:
- 绝热过程的特点是系统与外界无热量交换($Q=0$),且根据热力学第一定律($\Delta U = Q + W$),内能变化仅由做功引起。
- 可逆过程中,系统始终处于平衡状态,熵变$\Delta S=0$(理想情况下无“混乱”增加)。
- 对于混合气体的压缩,需明确过程是否涉及化学反应(本题未生成$NH_3$,故无需考虑化学能变化)。
破题关键点:
- 绝热可逆过程的熵变为零,与过程是否可逆直接相关。
- 排除其他选项时需结合热力学第一定律($\Delta U$)、焓变($\Delta H$)与吉布斯自由能($\Delta G$)的定义。
选项分析
选项A:$\Delta U=0$
- 根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$,绝热过程 $Q=0$,因此 $\Delta U = W$。
- 可逆压缩过程中外界对系统做功($W > 0$),故 $\Delta U > 0$,选项A错误。
选项B:$\Delta H=0$
- 焓变 $\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$。
- 压缩过程温度升高(因内能增加),而理想气体的焓仅与温度相关,故 $\Delta H \neq 0$,选项B错误。
选项C:$\Delta S=0$
- 可逆过程中,系统与环境的总熵变为零($\Delta S_{\text{总}} = 0$)。
- 本题为绝热可逆过程,系统内部无热量交换,且过程可逆无“混乱”增加,故 $\Delta S = 0$,选项C正确。
选项D:$\Delta G=0$
- 吉布斯自由能 $\Delta G$ 用于判断过程自发性,仅在特定条件下(如恒温恒压且非自发过程)可能为零。
- 本题为压缩过程,温度和压力均变化,无法保证 $\Delta G=0$,选项D错误。