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氮气进行绝热可逆膨胀()。 A. ΔU=0 B. ΔS=0 C. ΔA=0 D. ΔG=0

氮气进行绝热可逆膨胀()。 A. ΔU=0 B. ΔS=0 C. ΔA=0 D. ΔG=0

我们先一步步推理。


1. 题目信息整理

系统:氮气(理想气体)

过程:绝热可逆膨胀

“绝热” ⇒ Q=0Q = 0

“可逆” ⇒ 过程中任意时刻系统与环境的温差无穷小

绝热可逆 ⇒ 等熵过程(熵变为零)


2. 各选项分析

A. ΔU = 0
对于理想气体,内能变化只与温度有关: ΔU=nCVΔT\Delta U = nC_V\Delta T
绝热可逆膨胀时,气体对外做功,温度下降(因为 Q=0Q=0,由热力学第一定律 ΔU=W\Delta U = WW<0W < 0,所以 ΔU<0\Delta U < 0)。
因此 ΔU 不为 0,A 错


B. ΔS = 0
绝热可逆过程 ⇒ 可逆绝热 ⇒ 熵变 ΔS=0\Delta S = 0(绝热 dQ_rev=0,dS = dQ_rev/T = 0)。
所以 B 对。


C. ΔA = 0
亥姆霍兹自由能 A=UTS A = U - TS,变化 ΔA=ΔUTΔSSΔT\Delta A = \Delta U - T\Delta S - S\Delta T 但在有限过程中:
ΔA=ΔUΔ(TS)\Delta A = \Delta U - \Delta(TS)
对于绝热可逆过程,不是等温过程,所以 ΔA 不为 0。
实际上,可以判断 ΔU<0\Delta U <0Δ(TS)=T2S2T1S1\Delta(TS) = T_2 S_2 - T_1 S_1,因为 S2=S1S_2 = S_1T2<T1T_2 < T_1T2S1<T1S1T_2 S_1 < T_1 S_1Δ(TS)<0\Delta(TS) < 0,但无法直接得出 ΔA=0。
一般 ΔA=0 只在等温可逆条件下成立。 C 错。


D. ΔG = 0
吉布斯自由能 G=HTSG = H - TSΔG=ΔHΔ(TS)\Delta G = \Delta H - \Delta(TS)
等温等压可逆相变或化学反应平衡时才可能 ΔG=0。绝热可逆膨胀不是等温等压平衡过程,ΔG ≠ 0,D 错。


3. 答案确认
唯一成立的是 B. ΔS = 0


最终答案

B\boxed{B}

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