物化中如何判断一个热力学过程是否可逆?
物化中如何判断一个热力学过程是否可逆?看全局熵变。如果全局熵变在增大,那么是不可逆的。如果总体熵变是0,那么是可逆的
如何判断一个热力学过程是否可逆?什么叫准静态过程?为什么准静态无摩擦的膨胀,则为可逆过程?
网上有些回答,但还是不太懂。还有,这个问题高中学生能理解吗?高中生这个问题是难以准确理解的,即便对本科生也有相当难度。
1是否可逆
a按定义判断。如果某一过程发生后,你可以找到一种方法使系统和外界同时恢复原状,那么就可逆。如果任何方法都不能让系统和外界同时复原,那原过程就是不可逆过程。
b用熵增加原理(熵判据)。计算过程中系统的熵变和外界的熵变(如果是孤立系统,或绝热系统外界熵变为零,只需计算系统熵变),如果总熵变为零,则可逆,大于零则不可逆,小于零则不可能发生(反向过程不可逆发生或称自发发生)。
c用其他判据,例如过程在等温等压下进行(例如相变),则可计算系统过程中吉布斯函数变delta G,如等于零,则可逆,小于零不可逆,大于零不可能。
2 什么叫准静态过程?
这有很多种不同的表述,有些表述严格,有些不严格(只能在特定的上下文中使用)。下面给出一种严格的定义:一个宏观过程的每一中间状态(或每一瞬间)系统都无限趋近于平衡态,这样的过程称为准静态过程。
举个例子,一个带有活塞的气缸充有一定量气体,与外部大气温度压强相同(活塞不计质量),显然气体目前处于平衡态(不施加外部影响,气体将永远保持这个状态),现在在活塞上方加上一粒沙子,气体受到的压强有极小的增加,气体体积当然会被略微压缩一点,很快气体就会达成新的平衡(温度仍和大气相同,内部压强=大气压+一粒沙子产生的额外压强),在被压缩的过程中当然不是严格的平衡态,但和平衡态相差无几(如果沙子的质量趋于零的话,过程中的每一瞬间系统都无限接近于平衡态)。达成平衡后,我们再依次增加沙子,每次增加一粒,平衡后再加下一粒,这样连续地增加下去,当沙子数量很多的时候,气体受到的压强就会有可观的增大,体积就会有可观的压缩(即气体发生了一个宏观的变化)。这样的过程就称为准静态过程(每一粒沙子的质量趋于零就是严格的准静态,每一粒沙子的质量很小但不趋近于零,那么过程就是近似的准静态)。实际过程只可能是近似的准静态过程,不可能是严格的准静态(但理论上我们着重讨论的是严格的准静态)。
3 为什么准静态无摩擦的膨胀,则为可逆过程?
仍然用上面的例子,用定义证明准静态无摩擦的膨胀是可逆过程。把上面的例子少许改一下,假定活塞无摩擦,并且活塞上原先有一堆沙子,现在将沙子一粒一粒取走(每粒沙子质量无限小),显然这个过程是上面过程的逆过程,也显然满足准静态过程的定义。过程中气体温度不变,内能不变(以理想气体为例),膨胀中气体对外做功,必然要从空气中吸取等量的热。容易计算功和热的量都=nRTlnV2/V1,其中n为气体物质的量,T为温度,V2膨胀后体积,V1原体积。
此过程中系统体积膨胀了,压强相应减小了。而外界发生了什么变化呢?外界消耗了nRTlnV2/V1的热量,得到了等量的功。现在我们尝试一下,将取下来的沙子再一粒一粒地放回到活塞上(仍然是一个无摩擦准静态过程),当全部放回后,很明显系统将复原(体积又变回V1,压强又恢复原状,温度也没有变化)。再来看看外界能否复原?同样容易算出该压缩过程外界对系统的做功量=系统放热量=nRTlnV2/V1,即外界消耗了nRTlnV2/V1的功,得到了等量的热量。原膨胀过程外界得到的功在压缩过程中又给了系统,而之前耗去的热量在压缩过程中又从系统中等量补回(总体看起来外界好像什么事情都没发生过一样)。这样,经过了一个逆向(压缩)过程就使得系统和外界都恢复如初,故原无摩擦准静态膨胀过程是可逆过程。
如有不明欢迎追问
这个~~~~~~还是看教材吧~~~~有定义的~~~~~具体定义我的教材上的,给忘记了~~~~高中生可以涉及了解下这个准静态~~~~~~但是如果大纲不要求就不必深入了解了~~~~~
物化中如何判断一个热力学过程是否可逆?
看全局熵变.如果全局熵变在增大,那么是不可逆的.如果总体熵变是0,那么是可逆的
怎样判断一个过程是否为可逆过程
一般来说不可逆的。都有一些相同点就是生成气体,生成沉淀,要不就是生成那个水。
这个很容易理解,因为一旦变成气体的话,那些气体就会逃离,导致这个反应能够持续的进行下去。
沉淀的话也差不多,反正你变成沉淀了,那么荣耀里面的物质就会变少。
至于那个水也是一样的。
所以如果反应过程中有这几种东西产生的话,那么普遍可以认为他们是不可逆的,那其他反应的话。你可以以此推断出它是否为可逆。
正常顺序可行后,反过来推理,如果反向推理也成功(不改变其结果),则称之为可逆过程
文章标题: 如何判断一个过程是否可逆
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