题目
【单选题】1 mol 理想气体 T = 300K 下,从始态 100 kPa 经可逆膨胀到末态压力为 50 kPa ,则Δ S 为() J / K 。A. 5.763B. -5.763C. 1729D. -1729
【单选题】1 mol 理想气体 T = 300K 下,从始态 100 kPa 经可逆膨胀到末态压力为 50 kPa ,则Δ S 为() J / K 。
A. 5.763
B. -5.763
C. 1729
D. -1729
题目解答
答案
A. 5.763
解析
考查要点:本题主要考查理想气体在恒温可逆膨胀过程中的熵变计算,需要掌握理想气体状态方程和熵变公式的应用。
解题核心思路:
- 判断过程性质:题目明确为可逆膨胀,且温度恒定(隐含条件为恒温过程)。
- 选择公式:恒温下,理想气体的熵变仅由体积或压力的变化决定,公式为:
$\Delta S = nR \ln\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$ - 代入数据计算:注意单位统一,压力比需为相同单位下的比值。
破题关键点:
- 明确恒温条件,排除温度变化的影响。
- 正确应用理想气体恒温熵变公式,避免混淆体积与压力的对数关系。
步骤1:确定过程性质
题目中气体从100 kPa可逆膨胀到50 kPa,且温度保持300 K不变,因此为恒温可逆膨胀过程。
步骤2:选择熵变公式
恒温下,理想气体的熵变公式为:
$\Delta S = nR \ln\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$
其中,$P_1 = 100 \, \text{kPa}$,$P_2 = 50 \, \text{kPa}$,$n = 1 \, \text{mol}$,$R = 8.314 \, \text{J/(mol·K)}$。
步骤3:代入数据计算
$\Delta S = 1 \times 8.314 \times \ln\left(\frac{100}{50}\right) = 8.314 \times \ln 2$
计算得:
$\ln 2 \approx 0.693 \quad \Rightarrow \quad \Delta S \approx 8.314 \times 0.693 = 5.763 \, \text{J/K}$
结论:熵变为正值,对应选项A。