题目
【单选题】闭口系经历一不可逆变化过程,系统与外界交换功量10 kJ,热量-10kJ,系统熵变A. 正B. 负C. 可正可负D. 0
【单选题】闭口系经历一不可逆变化过程,系统与外界交换功量10 kJ,热量-10kJ,系统熵变
A. 正
B. 负
C. 可正可负
D. 0
题目解答
答案
C. 可正可负
解析
本题考查闭口系熵变的计算以及不可逆过程中熵变的判断,解题思路是根据闭口系熵方程,结合已知的功量和热量,分析系统熵变的情况。
步骤一:明确闭口系熵方程
闭口系的熵方程为$\Delta S = \Delta S_{f}+\Delta S_{g}$,其中$\Delta S$为系统的熵变,$\Delta S_{f}$为系统与外界热交换引起的熵流,$\Delta S_{g}$为系统内部不可逆因素引起的熵产。熵产$\Delta S_{g}\gt0$(不可逆过程),$\Delta S_{g}=0$(可逆过程)。
步骤二:计算熵流$\Delta S_{f}$
熵流的计算公式为$\Delta S_{f}=\frac{Q}{T_{0}}$,其中$Q$为系统与外界交换的热量,$T_{0}$为外界环境温度($T_{0}\gt0$)。已知$Q = - 10kJ$,则$\Delta S_{f}=\frac{-10}{T_{0}}\lt0$。
步骤三:分析系统熵变$\Delta S$
因为$\Delta S = \Delta S_{f}+\Delta S_{g}$,$\Delta S_{f}\lt0$,$\Delta S_{g}\gt0$,所以系统熵变$\Delta S$的正负取决于$\vert\Delta S_{f}\vert$与$\Delta S_{g}$的大小关系:
- 当$\vert\Delta S_{f}\vert\gt\Delta S_{g}$时,$\Delta S=\Delta S_{f}+\Delta S_{g}\lt0$;
- 当$\vert\Delta S_{f}\vert\lt\Delta S_{g}$时,$\Delta S=\Delta S_{f}+\Delta S_{g}\gt0$;
- 当$\vert\Delta S_{f}\vert=\Delta S_{g}$时,$\Delta S=\Delta S_{f}+\Delta S_{g}=0$。
因此,系统熵变可正可负。