将压力为101.3 kPa,温度为268.2 K的过冷液体苯,凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K ,如何设计可逆过程?

考查要点：本题主要考查相变过程的可逆条件及相变路径的设计，需结合热力学中相平衡条件与可逆过程的特点。

解题核心思路：

1. 相变的可逆条件：相变必须在相变温度和相变压力下进行，且过程为缓慢的准静态变化。
2. 过冷液体的特殊性：过冷液体的温度低于正常凝固点，需通过升温至凝固点，再进行相变。
3. 关键步骤：设计一个等压变温过程，使温度从初始值升至凝固点，再完成相变。

破题关键点：

• 温度调整：初始温度低于凝固点，需先升温至凝固点。
• 压力恒定：整个过程需保持压力恒定（101.3 kPa），确保相变在平衡条件下进行。

步骤1：等压升温至凝固点

将过冷液体苯在恒定压力 $p = 101.3 \, \text{kPa}$ 下，缓慢升温至凝固点 $T_f = 278.7 \, \text{K}$。此过程为纯温度变化，系统始终处于平衡状态。

步骤2：等温等压凝固

在凝固点 $T_f = 278.7 \, \text{K}$ 和压力 $p = 101.3 \, \text{kPa}$ 下，液体苯可逆地凝固为固体苯。此时温度和压力保持恒定，相变过程满足相平衡条件。