题目
下列公式中,哪些需要有“不做非体积功”的条件限制?()A. 以上都不对B. △H=△U+△(PV)C. 熵判据D. △S=∫(δQ/T) rE. 吉布斯自由能判据
下列公式中,哪些需要有“不做非体积功”的条件限制?()
A. 以上都不对
B. △H=△U+△(PV)
C. 熵判据
D. △S=∫(δQ/T) r
E. 吉布斯自由能判据
题目解答
答案
E. 吉布斯自由能判据
解析
考查要点:本题主要考查热力学基本公式适用条件的掌握情况,特别是“不做非体积功”这一条件对不同公式的影响。
解题核心思路:
- 明确各公式定义:需回忆各热力学函数(如焓、熵、吉布斯自由能)的定义式及其判据的应用条件。
- 区分状态函数与过程相关性:状态函数的变化仅与初末态有关,与过程无关,但某些判据的应用可能附加特定条件(如等温、等压、无非体积功)。
- 关键条件分析:“不做非体积功”通常出现在涉及最大有用功或平衡判据的公式中(如吉布斯自由能判据)。
破题关键点:
- 焓变公式(B):由状态函数定义直接推导,无需额外条件。
- 吉布斯自由能判据(E):需满足等温、等压且无非体积功,否则公式不成立。
选项分析
选项B:$\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$
- 定义推导:焓$H = U + PV$,因此$\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$是状态函数的直接关系式。
- 结论:无需“不做非体积功”条件,公式对任何过程均成立。
选项C:熵判据
- 核心公式:$\Delta S \geq \frac{Q_{\text{不可逆}}}{T}$(孤立系统熵增原理)。
- 应用条件:与是否做非体积功无关,仅需考虑系统是否孤立或是否达到平衡。
- 结论:无需“不做非体积功”条件。
选项D:$\Delta S = \int \frac{\delta Q}{T}_{\text{r}}$
- 可逆过程定义:熵变通过可逆过程的热交换计算,与非体积功无关。
- 结论:无需“不做非体积功”条件,公式仅依赖可逆性。
选项E:吉布斯自由能判据
- 判据形式:$\Delta G \leq 0$(自发性判断)。
- 关键条件:等温、等压且不做非体积功(否则$\Delta G$无法直接对应最大有用功)。
- 结论:必须满足“不做非体积功”条件,否则公式失效。