题目
温度T1 = 400 K的巨大物体,从温度T2 = 500 K的另一巨大物体吸热1000 J,若以两物体为系统,则系统的熵变(单位:J·K–1)的值为多少,该过程是否为自发过程A. 0.5,否B. –0.5,否C. 0.5,是D. –0.5,是
温度T1 = 400 K的巨大物体,从温度T2 = 500 K的另一巨大物体吸热1000 J,若以两物体为系统,则系统的熵变(单位:J·K–1)的值为多少,该过程是否为自发过程
A. 0.5,否
B. –0.5,否
C. 0.5,是
D. –0.5,是
题目解答
答案
C. 0.5,是
解析
考查要点:本题主要考查热力学第二定律中熵变的计算及自发过程的判断。
解题核心思路:
- 明确系统组成:题目中系统由两个温度不同的物体构成,且两者温度均保持恒定(因物体“巨大”)。
- 计算总熵变:分别计算两物体的熵变,再求和。
- 判断过程性质:根据总熵变的正负判断过程是否为自发过程。
破题关键点:
- 温度恒定:因物体巨大,吸/放热时温度不变,可用公式 $\Delta S = \frac{Q}{T}$ 计算熵变。
- 热量方向:高温物体放热,低温物体吸热,注意符号处理。
- 总熵变与自发性:总熵变 $\Delta S_{\text{总}} > 0$ 时,过程为自发。
熵变计算
- 高温物体(T₂ = 500 K):
放出热量 $Q = 1000 \, \text{J}$,其熵变为:
$\Delta S_2 = -\frac{Q}{T_2} = -\frac{1000}{500} = -2 \, \text{J·K}^{-1}$ - 低温物体(T₁ = 400 K):
吸收热量 $Q = 1000 \, \text{J}$,其熵变为:
$\Delta S_1 = \frac{Q}{T_1} = \frac{1000}{400} = 2.5 \, \text{J·K}^{-1}$ - 总熵变:
$\Delta S_{\text{总}} = \Delta S_1 + \Delta S_2 = 2.5 - 2 = 0.5 \, \text{J·K}^{-1}$
自发过程判断
根据热力学第二定律,若总熵变 $\Delta S_{\text{总}} > 0$,则过程为自发。本题中 $\Delta S_{\text{总}} = 0.5 \, \text{J·K}^{-1} > 0$,因此该过程是自发的。