题目
在恒温恒容且不做非体积功的条件下,系统总是自发地向状态函数()减少方向进行,直到其最低时,系统即处于平衡态。A. SB. GC. FD. H
在恒温恒容且不做非体积功的条件下,系统总是自发地向状态函数()减少方向进行,直到其最低时,系统即处于平衡态。
A. S
B. G
C. F
D. H
题目解答
答案
C. F
解析
本题考查热力学中不同状态函数在恒温恒容且不做非体积功条件下的性质,解题的关键在于明确各个状态函数判据适用的条件。
1. 分析选项A
熵($S$)是衡量系统混乱程度的状态函数。根据热力学第二定律,在孤立系统中,系统总是自发地向熵增加的方向进行,直到熵达到最大值时系统处于平衡态,而不是在恒温恒容且不做非体积功的条件下向熵减少的方向进行,所以选项A错误。
2. 分析选项B
吉布斯自由能($G$)的判据是在恒温恒压且不做非体积功的条件下使用的。其变化量$\Delta G$与过程自发性的关系为:$\Delta G<0$,过程自发进行;$\Delta G = 0$,系统处于平衡态;$\Delta G>0$,过程非自发进行。本题条件是恒温恒容,并非恒温恒压,所以不能用吉布斯自由能判据,选项B错误。
3. 分析选项C
亥姆霍兹自由能($F$),也称为功函,其定义式为$F=U - TS$,其中$U$是系统的内能,$T$是温度,$S$是熵。在恒温恒容且不做非体积功的条件下,亥姆霍兹自由能的变化量$\Delta F$与过程自发性的关系为:$\Delta F<0$,过程自发进行;$\Delta F = 0$,系统处于平衡态;$\Delta F>0$,过程非自发进行。这意味着在该条件下,系统总是自发地向亥姆霍兹自由能减少的方向进行,直到其达到最低时,系统即处于平衡态,所以选项C正确。
4. 分析选项D
焓($H$)的定义式为$H = U+ pV$,焓变$\Delta H$主要用于判断等压过程的热效应。在恒温恒容且不做非体积功的条件下,焓变不能作为过程自发性的判据,所以选项D错误。