热力学是一门旨在研究能量转换为热和机械功,并将能量从一点流向另一点的科学。它说明了自然界中许多过程的原因,例如融合、冷冻、蒸发和升华过程,这也与物质的性质有关。
在热力学中,当热量从热物体流向冷物体或相反时,会发生两个过程:
不可逆转的过程。
可逆过程。
不可逆过程
不可逆过程是发生在所有自然过程中的自发过程。热量自发地从热的物体流向冷的物体,而没有回到热的物体上,这意味着这个过程是单向的。一旦该过程开始,对象状态就会改变。在前面的例子中融化奶泡被认为是一个不可逆的过程。热量从咖啡流向牛奶泡沫。进入牛奶的泡沫,热量会导致牛奶分子之间的紊乱,从而重新排列分子的顺序。因此,牛奶泡沫不再是泡沫。通常,这个过程会使宇宙的熵发生重大变化,因为它更有可能发生。
其他示例
将机械能转化为热能,通过汽车刹车使汽车停下来。
使地球表面的炽热岩浆结晶形成炽热的岩石。
将蔬菜浸泡在水和盐溶液中发酵。
可逆过程
可逆过程与不可逆过程相反。热量以两个相反的方向流向物体。如果该过程结束,则对象状态可以在该过程发生的相同条件下回到其初始状态。这是一个非自发的过程,它只发生在物体与其周围环境之间存在热力学平衡的情况下,并且物体或其周围环境的条件发生了微小的变化。例如,如果您将一块冰(0°C)放入一个封闭的盒子(0°C),那么您对立方冰或封闭盒子(立方冰)的温度做出非常小的变化一段时间后会融化。这种过程不会影响宇宙的熵,它只会发生在无穷小的水平上。
其他示例
25 °C 时两个物体之间的缓慢热流。
空气的缓慢绝热压缩。
将物体推到无摩擦的表面上。
不可逆过程与可逆过程的比较。
不可逆过程 | 可逆过程 |
它是自发的,它发生在自然界中。 | 这是非自发的,自然不会发生。 |
热量只从较热的物体流向较冷的物体。(一个方向) | 热量在热体和冷体之间以相反的方向流动。 |
它只需要不同的温度。 | 它需要 (1) 热力学平衡 (2) 身体或其周围条件的微小变化。 |
它造成了宇宙熵的显着变化。 | 它不会影响宇宙的熵。 |
它增加了分子、粒子等的无序性。 | 不改变分子、粒子等的无序性。 |
对象无法返回其初始状态。 | 对象可以返回到其初始状态。 |
示例问题
问题1:下列哪一项被认为是可逆过程。
在 85 °C 下烘烤坚果。
烧报纸。
氦气的缓慢等温膨胀。
回答:
3. 氦气的缓慢等温膨胀。
问题2:确定两个物体之间的热量流动很慢是处于热平衡可逆还是不可逆过程。
回答:
可逆过程。热量流动如此缓慢,并且两个物体处于热平衡状态。
问题3:确定点燃木头进入壁炉取暖房间的过程是可逆的还是不可逆的。
回答:
不可逆转的过程。在木头变成灰烬后,您无法逆转该过程以取回木头。
问题4:确定将1公斤0℃的水结合成1公斤100℃的水是可逆过程还是不可逆过程。
回答:
不可逆转的过程。1公斤水和1公斤水的温差很大,所以热量会自发地从热水流到冷水。
问题5:下列哪一项被认为是可逆过程。
混合蛋糕的成分。
在炎热的天气融化冰淇淋。
甲烷气体的准静态压缩。
回答:
3、甲烷气体的准静态压缩。
问题6:确定将热量流到15°C的锅中放入150°C的烘箱中的过程是可逆的还是不可逆的过程。
回答:
不可逆转的过程。热量会自发地在锅中流动。
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