作业帮物理化学热力学第二定律
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/05/14 04:34:46
物理化学热力学第二定律
下面的是答案,我想过程和思路!
在说题目之前,有几个小知识点需要你回顾一下：
熵是状态函数；
始态、终态相同的不同过程,状态函数的数值相同；
绝热表示ΔQ=0；自由膨胀表示:W=0；
对于理想气体,内能(U)只是温度的函数,故内能不变时,温度不变；
一般情况下,对于没有化学变化、只有一种物质的均相封闭系统,如果确定了任意两个强度性质,则体系为一确定状态（定态）.
OK~
看一下前三个：
a和b的始、终态均相同,分别为：始：(V1,T1),终：(10V1,T1)；
c当中,绝热Q=0,自由膨胀W=0,所以ΔU=0,即T不变,所以始态与终态和a、b相同；
所以对于a.b.c三种情况,因为是状态函数,所以我们直接找一个便于计算的过程就可以,这个“找”的过程就称为“设计”.这里就用等温可逆的公式即可.这里就套用公式ΔS=nRln(V1/V2)=1×8.314×ln10=19.14J/K.
最后,d,根据熵变的定义式 ：
在可逆情况下熵变就是系统的热量变化对相应温度的比值.绝热Q=0,所以熵变也为0.（虽然温度不是定值,但是每一小段热量（微分热量）都是0,所以不论微分温度是多少,总结果还是0）
————————
ps:为属么你就知道把前三个放在一起……哼哼~那是因为他们答案数值相同我会说么
如果有不明白的地方请继续追问.
再问： 回答的很详细，我能懂了，但是ΔS=nRln(V1/V2）是怎么来的呢？
我试了一下，是这样的吧？
1nRT=PV有p=nRT/V。 Q=pdV。 Q=（nRT/V）dV。 Q/T=（nR/V）dv
2由公式知道dS=dQ/T，那么1.2.3中的dQ都是0，T是常熟，为什么dS不是0呢？
再答： 公式的推倒： 等温下ΔU=0，所以Q(Reversible)=-W=nRTln(V1/V2)，ΔS=δQ/T=nRln(V1/V2)。前三个怎么会dQ=0呢……对于：恒温自由膨胀，虽然始末态温度相同，但是过程并非恒温，如果需要恒温则必然会吸放热，虽然总热量为零，如果把他们分别除以不同的温度的话，结果就不是零了；举个简答的例子，1-1=0，但是1/5-1/4≠0；恒温可逆膨胀，W是存在的，且为所有做功方式中最大的一种（要达到同一终态），但ΔU=0，所以Q=-W；绝热自由膨胀，参见a。
(额……百度排版尽是槽点……编辑的时候二级序号是abc，提交之后就成123了……）如果还有疑问请继续。
再问： 我...我还要问！！
1、自由膨胀是W=0，Q=0。着对吧？（来自百度百科）
2、如果说上面是正确的“绝热自由膨胀”这个名词有什么意思？
3、3问中有人说绝热自由膨胀是不可逆反应所以并不能用ΔS
=dQ/T，所以也不能用ΔS=nRln(V1/V2）公式。而你算出3答案的思路其实是通过12的答案，结合于始态与终态和a、b相同和状态函数的性质求出的。
请不要嫌我烦，我自学真的没办法。再次谢谢你热心的回答。
再答： 对绝热自由膨胀强调体系与外界没有热量交换，而恒温自由膨胀强调自由膨胀的过程中温度始终恒定。上一个回答里有一个地方排版的时候忘记修改了，应该是：“自由膨胀“的过程并非恒温，而”恒温自由膨胀“的过程中是恒温的。dS=δQ/T确实是要求过程可逆，自由膨胀确实也是不可逆，但是状态函数可以通过设计可逆方案进行计算，只要始态和终态不变，状态函数值就不变。很多不可逆过程的计算都是需要先把它设计为可逆再计算的。
再问： 上面我应该是懂了但我最后还有两个问题。
1从你第二次回答的2回答中。ΔS=δQ/T适用于T是恒定的时候，而你的回答是过程并非恒温（即使初末问题相同）。而你之所以能套用ΔS=nRln(V1/V2），其实就是你设计的一部分，利用状态函数的性质，只关注始末状态来求解。
2上面的第三问，也就是我的理解是对的？
PS：物化就这么难？？！！
再答： 第一个问题我没太看懂，但是下面这个公式是定义式：
你看右下角有一个i，总的熵是一个积分值。所以我觉得就热温商来说温度不一定非得恒定；但对于计算的话如果不是等温，那就要算每个微元的热温商然后再求和，难道你真的准备挨个加起来……
通常在计算环境的吸放热时，认为系统的对环境的热量变化不足以导致环境温度有明显改变，所以就直接用Q/T计算。
第二个问题，我觉得你的理解是对的。设计过程的目的就是为了能算出来。只要能算出来，你设计任何合理的过程都可以。（过程对于状态函数来说不重要）
其实热力学的特点就是概念多，要求多，多数公式都有很多的限定条件。所以之前很多老师都跟我说要理解地学习物化。
这道题里我觉得你得把W和Q排除在状态函数之外。所以状态函数可以设计过程，但是W和Q不能设计过程……不知道你明白了木有……
再问： 已经全部明白了，真是非常非常的感谢。如果可以我以后也会邀请你回答问题的。！
再答： 呵呵~祝学习进步！
熵是状态函数；
始态、终态相同的不同过程,状态函数的数值相同；
绝热表示ΔQ=0；自由膨胀表示:W=0；
对于理想气体,内能(U)只是温度的函数,故内能不变时,温度不变；
一般情况下,对于没有化学变化、只有一种物质的均相封闭系统,如果确定了任意两个强度性质,则体系为一确定状态（定态）.
OK~
看一下前三个：
a和b的始、终态均相同,分别为：始：(V1,T1),终：(10V1,T1)；
c当中,绝热Q=0,自由膨胀W=0,所以ΔU=0,即T不变,所以始态与终态和a、b相同；
所以对于a.b.c三种情况,因为是状态函数,所以我们直接找一个便于计算的过程就可以,这个“找”的过程就称为“设计”.这里就用等温可逆的公式即可.这里就套用公式ΔS=nRln(V1/V2)=1×8.314×ln10=19.14J/K.
最后,d,根据熵变的定义式 ：
在可逆情况下熵变就是系统的热量变化对相应温度的比值.绝热Q=0,所以熵变也为0.（虽然温度不是定值,但是每一小段热量（微分热量）都是0,所以不论微分温度是多少,总结果还是0）
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ps:为属么你就知道把前三个放在一起……哼哼~那是因为他们答案数值相同我会说么
如果有不明白的地方请继续追问.
再问： 回答的很详细，我能懂了，但是ΔS=nRln(V1/V2）是怎么来的呢？
我试了一下，是这样的吧？
1nRT=PV有p=nRT/V。 Q=pdV。 Q=（nRT/V）dV。 Q/T=（nR/V）dv
2由公式知道dS=dQ/T，那么1.2.3中的dQ都是0，T是常熟，为什么dS不是0呢？
再答： 公式的推倒： 等温下ΔU=0，所以Q(Reversible)=-W=nRTln(V1/V2)，ΔS=δQ/T=nRln(V1/V2)。前三个怎么会dQ=0呢……对于：恒温自由膨胀，虽然始末态温度相同，但是过程并非恒温，如果需要恒温则必然会吸放热，虽然总热量为零，如果把他们分别除以不同的温度的话，结果就不是零了；举个简答的例子，1-1=0，但是1/5-1/4≠0；恒温可逆膨胀，W是存在的，且为所有做功方式中最大的一种（要达到同一终态），但ΔU=0，所以Q=-W；绝热自由膨胀，参见a。
(额……百度排版尽是槽点……编辑的时候二级序号是abc，提交之后就成123了……）如果还有疑问请继续。
再问： 我...我还要问！！
1、自由膨胀是W=0，Q=0。着对吧？（来自百度百科）
2、如果说上面是正确的“绝热自由膨胀”这个名词有什么意思？
3、3问中有人说绝热自由膨胀是不可逆反应所以并不能用ΔS
=dQ/T，所以也不能用ΔS=nRln(V1/V2）公式。而你算出3答案的思路其实是通过12的答案，结合于始态与终态和a、b相同和状态函数的性质求出的。
请不要嫌我烦，我自学真的没办法。再次谢谢你热心的回答。
再答： 对绝热自由膨胀强调体系与外界没有热量交换，而恒温自由膨胀强调自由膨胀的过程中温度始终恒定。上一个回答里有一个地方排版的时候忘记修改了，应该是：“自由膨胀“的过程并非恒温，而”恒温自由膨胀“的过程中是恒温的。dS=δQ/T确实是要求过程可逆，自由膨胀确实也是不可逆，但是状态函数可以通过设计可逆方案进行计算，只要始态和终态不变，状态函数值就不变。很多不可逆过程的计算都是需要先把它设计为可逆再计算的。
再问： 上面我应该是懂了但我最后还有两个问题。
1从你第二次回答的2回答中。ΔS=δQ/T适用于T是恒定的时候，而你的回答是过程并非恒温（即使初末问题相同）。而你之所以能套用ΔS=nRln(V1/V2），其实就是你设计的一部分，利用状态函数的性质，只关注始末状态来求解。
2上面的第三问，也就是我的理解是对的？
PS：物化就这么难？？！！
再答： 第一个问题我没太看懂，但是下面这个公式是定义式：
你看右下角有一个i，总的熵是一个积分值。所以我觉得就热温商来说温度不一定非得恒定；但对于计算的话如果不是等温，那就要算每个微元的热温商然后再求和，难道你真的准备挨个加起来……通常在计算环境的吸放热时，认为系统的对环境的热量变化不足以导致环境温度有明显改变，所以就直接用Q/T计算。
第二个问题，我觉得你的理解是对的。设计过程的目的就是为了能算出来。只要能算出来，你设计任何合理的过程都可以。（过程对于状态函数来说不重要）
其实热力学的特点就是概念多，要求多，多数公式都有很多的限定条件。所以之前很多老师都跟我说要理解地学习物化。
这道题里我觉得你得把W和Q排除在状态函数之外。所以状态函数可以设计过程，但是W和Q不能设计过程……不知道你明白了木有……
再问： 已经全部明白了，真是非常非常的感谢。如果可以我以后也会邀请你回答问题的。！
再答： 呵呵~祝学习进步！