题目
水在正常冰点100 kPa,273K时结冰,则该过程的ΔU ()0,ΔH( )0,ΔS ()0,ΔG()0。(填>,
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题目解答
答案
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解析
本题考查相变过程中的热力学函数变化，需结合相变特征和热力学基本概念进行判断。关键点在于：
- 相变过程的焓变（ΔH）：凝固过程释放热量，ΔH < 0；
- 内能变化（ΔU）：分子势能降低，ΔU < 0；
- 熵变（ΔS）：系统有序度增加，混乱度降低，ΔS < 0；
- 吉布斯自由能（ΔG）：平衡相变时ΔG = 0。
ΔU（内能变化）
- 相变特点：水结冰时，分子间作用力增强，分子势能降低。
- 温度不变：温度（平均动能）不变，因此内能变化主要由势能决定。
- 结论：ΔU < 0。
ΔH（焓变）
- 相变热：凝固过程释放热量，属于放热过程。
- 焓变定义：ΔH = q_p（恒压热），因此ΔH < 0。
ΔS（熵变）
- 混乱度变化：液态→固态，分子排列更有序，混乱度降低。
- 结论：ΔS < 0。
ΔG（吉布斯自由能）
- 平衡条件：在正常冰点（平衡条件下），固液共存，过程可逆。
- 公式：ΔG = 0（平衡时吉布斯自由能无变化）。