例子问题
例子问题1:其他热力学的概念
下列哪一项是关于系统熵的正确表述?
所有这些。
一个非孤立系统的熵只有在其周围环境的熵增加更多的时候才会减少。
一个系统的熵,无论它是孤立的还是非孤立的,都只会增加。
系统的熵可以减小,但只有当系统是孤立的,且过程是不可逆的。
系统的熵只有在可逆绝热过程的情况下才能减小。
一个非孤立系统的熵只有在其周围环境的熵增加更多的时候才会减少。
这个问题要求我们确定一个关于熵的真实陈述。让我们看看每个答案选项,看看关于熵什么是正确的,什么是错误的。
- 一个系统的熵,无论它是孤立的还是非孤立的,都只会增加。
以上说法是不正确的。虽然孤立系统的熵只能增加是事实,但非孤立系统的熵既可以增加也可以减少。然而,要使熵在非孤立系统中减小,环境的熵需要增加更大的量。
- 系统的熵可以减小,但只有当系统是孤立的,且过程是不可逆的。
这又是一个错误的陈述。还是那句话,孤立系统的熵不能减小;它只能增加。此外,只有不可逆过程才会导致这样的系统中熵的增加。
- 系统的熵只有在可逆绝热过程的情况下才能减小。
这又是一个错误的说法。一个与真正可逆过程相关的系统的熵变,可以用下面的等式从数学上表示:
这个方程表明,在一个可逆过程中,在给定的温度下,向(或从)一个系统输入无穷小的热量,可以计算出该系统的熵变。自然界中不存在真正可逆的过程,因为这样的过程会花费无限多的时间。
绝热过程中,没有热量传递。因此,上式中的项等于。因此,系统的熵没有变化。
- 一个非孤立系统的熵只有在其周围环境的熵增加更多的时候才会减少。
这是一个真实的陈述。在任何非孤立系统中,比如冰箱,熵肯定会减小。然而,由于所有不可逆过程都必然导致整个宇宙的熵增加(热力学第二定律),因此周围环境的熵必然减少。我们可以用数学方法将其表达为:
从上面的等式可以看出,如果术语是否定的,那么Term不仅必须是正的,而且必须具有更大的量级。
例子问题1:其他热力学的概念
描述等压过程的压强与体积图,其中代表的压力。
立方-
二次,
水平线- - - - - -
垂直线,
线性-
水平线- - - - - -
对于等压过程,压力是恒定的。因此,在P-V图上,物体会有相同的压力。因为压强在y轴上,这就意味着在初始压强处我们会有一条笔直的水平线。
例子问题71:热力学
描述等合唱过程的图,其中是初始卷。
立方-
线性,经过原点-
垂直线,
水平线- - - - - -
二次,
水平线- - - - - -
对于等合唱过程,体积保持恒定。因此,在P-V图中,对于每一个压强,我们都会有相同的体积。因为体积是在-轴,这将在初始体积处产生一条垂直线()。