物理:熵
学习MCAT物理的概念，例题和解释
例子问题
第51题:物理化学
一位科学家为化学课准备了一个实验来证明热力学第二定律。为了进行实验，科学家在1月份把全班带到户外，准备了一杯水和一个便携式炉子。
外面的温度是零下10摄氏度。科学家要求学生在回答他的问题时考虑以下几点:
吉布斯自由能公式:
Δg = Δh - tΔs
液-固水相变反应:
H2O (l)⇌H2O (s) + X
这位科学家准备了两种情况。
场景1:
科学家把杯子埋在外面的雪地里，和他的同学回到教室一小时，然后全班同学检查杯子。他们发现杯子里的水结冰了。
场景2:
然后，科学家把冰冻的一杯水放在炉子上，启动煤气。全班发现水融化得很快。
在水融化后，科学家要求学生考虑两种假设的情景作为思维实验。
场景3:
在场景2的最后，一旦液态水完全融化，科学家就关闭气体，监测水的变化。尽管在寒冷的空气中，水从不结冰。
场景4:
科学家从场景一的最后取出冰冻的水，放在活跃的炉子上，水仍然是冰冻的。
在上述四种情况的每一种过程之后，我们可以对宇宙的熵有什么看法?
它在所有情况下都会增加。
只有在第三和第四种情况下，它才会增加。
只有在第二和第四种情况下，它才会增加。
它只在场景1和场景2中增加。
它只在场景1和3中增加。
它只在场景1和场景2中增加。
情景3和情景4以思维实验的形式呈现，因为常识告诉我们，它们永远不会发生。它们永远不会发生的根本原因是，它们不会导致宇宙熵的总体增加。为了使事件继续进行，必须满足此要求。
问题2:熵
下列哪个化学或物理过程涉及熵的增加?
拿起一套
熵描述了一个系统可以拥有的配置的数量，或者，它拥有多少“秩序”。
当水结冰时，它会形成一个比液态水更有序的晶格。同样地，收集扑克牌并将其堆叠在一副牌中也包含了从无序(纸牌散落在地板上)到有序(一副牌)的转变。化学上，沉淀
的歧化
问题1:熵
酸和碱可以用三种主要的方式来描述。阿伦尼乌斯的定义是最严格的。它将酸和碱分别限制在提供质子和氢氧根离子的溶液中。这种酸的例子包括HCl和HBr，而KOH和NaOH是碱的例子。在水溶液中，这些酸通过解离反应达到平衡状态。
所有的基地都以类似的方式进行。
的Brønsted-Lowry酸的定义是一种更广泛的方法。所有的阿伦尼乌斯酸和碱也是Brønsted-Lowry酸和碱，但反过来不成立。Brønsted-Lowry酸仍然通过与阿伦尼乌斯酸相同的解离反应达到平衡，但酸的性质由不同的参数定义。Brønsted-Lowry定义认为碱是氢氧根供体，如阿伦尼乌斯定义，但也包括共轭碱，如A-在上述反应中。在逆反应中，A-接受质子来再生HA。因此，Brønsted-Lowry定义将碱定义为质子受体，酸定义为质子供体。
一位研究阿伦尼乌斯碱氢氧化钠解离的科学家发现，这个反应是非常放热的。什么是环境的熵变呢?
假设该体系指的是含有氢氧化钠水溶液的反应容器。
环境的熵变大
环境的熵是零
环境的熵可能增加也可能减少
环境的熵必须保持不变
环境的熵减小
环境的熵变大
对于放热系统，环境的熵变必须是正的。放热反应释放的热量导致反应容器周围环境的无序性增加。
当热量离开反应系统时，它增加了周围粒子的熵。
问题4:熵
下列哪个化学过程涉及到熵的减少?
当反应中气体的摩尔数减少时，熵也随之减少。在正确答案的情况下，气体的摩尔数从2减少到1。
当一种物质从固体变成气体(升华)或从液体变成气体(蒸发)时，熵会增加。同样地，当固体溶于水时，熵增加。气体中的熵(即一个系统可以有的排列的数量)比液体或固体中的熵要大得多。在溶液中溶剂化的离子比在未溶解的固体中更容易溶解。
请注意，总的来说，宇宙的熵是增加的。为了使一个过程涉及到系统的熵的减少，可能会随之增加宇宙的熵。
问题1:熵
下列哪个过程涉及到熵的增加?
升华
结晶
不止一个选择
冻结
冷凝
升华
熵是无序或随机的量度。分子间运动越随机的系统，其熵就越大。物质的相按照熵增加的顺序依次是固体、液体、气体。通过相变来增加熵的过程会引起从低熵到高熵的相变。这些转变是熔化(固体到液体)，汽化(液体到气体)和升华(固体到气体)。
问题1:熵
下列哪个选项不代表熵的增加?
系统的温度升高
当固体溶解到液体中时，熵会增加，因为无序度会由于大量粒子(离子)的存在而增加。同样，任何产生更多分子的反应都代表着熵的增加，就像过氧化氢分解的例子一样。温度的升高与熵无关;它只能帮助描述反应的能量。温度的升高通常表示吸热过程，但不表示熵。
唯一正确的答案是铝和铁(III)氧化物之间的化学反应，它产生等量的颗粒，不涉及任何相变。
