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准静态过程假说将所有热力学过程的实现方式均指定为准静态过程,同时保有“可逆过程”的概念;本文
拟剖析准静态过程假说中可逆过程的热力学内涵,供参考.
1.可逆过程的热力学定义
准静态过程假说认为:如果过程①A→B的功、热分别为W1及Q1;过程②B→A的功、热分别为W2及Q2;
现将过程“①+②”连续完成,系统重新返回至A,俗称系统复原;如果同时满足总功W=W1+W2=0,总热
Q=Q1+Q2=0,俗称环境复原;此时将“过程①A→B”称为可逆过程.
2.可逆过程的特征
可逆过程特征参见如下式(1)及(2)所示:
δQ≡T·dS (1)
δWV≡-p·dV (2)
3. 可逆过程判据
现阶段公认的可逆过程判据主要包括三个,即:
①对于隔离(或孤立)系统,如果满足dSIso=0,则可逆过程;
②对于恒温、恒压及环境不提供有效功的前提下,如果封闭系统内dG=0,则可逆过程;
③对于恒温、恒容及环境不提供有效功的前提下,如果封闭系统内dA=0,则可逆过程.
4.可逆过程实例
准静态过程假说认为:能够同时满足可逆过程定义、可逆过程特征及可逆过程判据的热力学过程只能是平
衡,只能是状态点;此时从宏观角度观察,系统处于静止.
[例].298.15K时反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔrHθm=172.459kJ·mol-1,ΔrSθm=175.87J·mol-1·K-1,
试计算该反应可逆过程的温度.
析:反应可逆过程的温度即为平衡温度;恒温恒压及环境不提供有效功前提下,可逆过程满足dG=0.
解:
依热力学基本原理可得:ΔrGθm(T)=ΔrHθm(298.15K)-T·ΔrSθm(298.15K) (3)
可逆过程,由式(3)可得:
ΔrGθm(T)=ΔrHθm(298.15K)-T·ΔrSθm(298.15K) =0
则:
=980.6K
即:恒温、恒压及环境不提供有效功前提下,化学反应“C(s)+CO2(g)=2CO(g)”可逆过程对应温度为980.6K.
5.结论
准静态过程假说中的可逆过程特指平衡,是状态点.
备注:热力学计算是虚拟计算,平衡(状态点)时,ΔrHθm及ΔrSθm的值均不为0.
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GMT+8, 2024-11-24 05:11
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