题目
【单选题】任一原电池在恒温、恒压及可逆条件下放电时,体系与环境之间交换的热量等于 ()。A. W ’B. T Δ SC. 0D. Δ G
【单选题】任一原电池在恒温、恒压及可逆条件下放电时,体系与环境之间交换的热量等于 ()。
A. W ’
B. T Δ S
C. 0
D. Δ G
题目解答
答案
B. T Δ S
解析
本题考查热力学基本公式在电化学可逆过程中的应用,核心在于理解恒温恒压条件下原电池放电的热力学特征。关键点包括:
- 可逆过程中,体系与环境交换的热量与熵变的关系;
- 吉布斯自由能(ΔG)与非扩展功(W’)的联系;
- 排除干扰项时需注意不同热力学量的物理意义。
核心公式与逻辑推导
- 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W$,但需注意符号约定(此处$W$为外界对系统做的功)。
- 吉布斯自由能定义:$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$,在恒温恒压下,$\Delta G$等于非扩展功(W’)的负值,即 $\Delta G = -W'$。
- 可逆过程的热量关系:在恒温条件下,可逆过程的热量为 $Q_{\text{rev}} = T\Delta S$。
- 原电池放电本质:化学能转化为电能,属于非扩展功,因此 $\Delta G = -W'$。
选项分析
- 选项A(W’):$\Delta G = -W'$,但题目问的是热量,与$W'$无关。
- 选项B(TΔS):根据可逆过程公式,$Q_{\text{rev}} = T\Delta S$,符合题意。
- 选项C(0):若无热交换或绝热过程才成立,但题目未限定绝热。
- 选项D(ΔG):$\Delta G$对应非扩展功,而非热量。