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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 无机/物化 » 物理化学 » 【求助】一道不知如何下手的热力学证明题！
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huangyuancan

木虫 (正式写手)

[交流] 【求助】一道不知如何下手的热力学证明题！

【题目】：用热力学第二定律证明，当浓度不同的溶液共处时，自动扩散的过程是不可逆过程。

【解题要求】：因为本题属于物化教材的课后习题，编排在溶液热力学（多组分热力学）章节之前，所以请绕过溶液热力学的相关理论和公式（包括化学势）加以解决！谢谢！

【说明】：
1、未能给出正确答案者，不能获得金币！请见谅！
2、给出“正确”且“详细”解答过程者，将获得10个金币！
3、答案正确与否，需经本人确认！非诚勿扰！！

[ Last edited by huangyuancan on 2009-7-15 at 19:02 ]
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1楼 2009-07-15 07:44:08
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szmeng

至尊木虫 (文坛精英)
用化学势表达式，较简单。
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2楼2009-07-15 09:00:37
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huangyuancan

木虫 (正式写手)

回复2楼的虫友

引用回帖:
Originally posted by szmeng at 2009-7-15 09:00:
用化学势表达式，较简单。

但是，在该教材中，化学势的内容属于多组分热力学部分的范畴。Thank you all the same！
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3楼2009-07-15 09:21:18
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zqxcyj

木虫 (著名写手)
看附件。。。。。。。。。
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4楼2009-07-15 11:44:31
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zqxcyj

木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
huangyuancan(金币+10,VIP+0):太强悍，长见识了！谢谢应助！谢谢！ 7-15 18:44
引用回帖:
Originally posted by zqxcyj at 2009-7-15 11:44:
看附件。。。。。。。。。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
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5楼2009-07-15 11:45:23
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dobdob

木虫 (著名写手)
这是个循环论证。

先认为高浓度向低浓度的扩散是自发过程，以此为基础证明低浓度向高浓度的扩散是不可逆过程。
引用回帖:
Originally posted by zqxcyj at 2009-7-15 11:45:

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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6楼2009-07-15 12:40:10
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dobdob

木虫 (著名写手)
★
huangyuancan(金币+1,VIP+0):谢谢参与，特地追加1个金币给你！ 7-26 19:24
设初态浓度为x1和x2(x1 未态浓度为x3=(x1+x2)/2,  总物质的量为2mol。

等温等压条件下，计算混合前后吉布斯自由能的差值，为计算简单，均视为理想溶液

miu=miu0+RTlnx

同时计算溶质、溶剂在混合前后的总吉布斯自由能变化，不难证明，这是一个自发过程(delta <0).
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7楼2009-07-15 13:16:04
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huangyuancan

木虫 (正式写手)

请教zqxcyj！

引用回帖:
Originally posted by zqxcyj at 2009-7-15 11:44:
看附件。。。。。。。。。

热力学第二定律的经典表述主要有三种：
1、Butler（巴特勒）说法：在适当条件下，自发过程可以做功。这种说法实际上就是自发过程具有做功本领。
2、Clausius（克劳修斯）说法：热不可能由“低温”物体传到“高温”物体而不引起其他变化。就是说，在不引起其他变化的条件下，不可能将热由低温物体传到高温物体。即如果将热由低温物体取出传到高”物体，必定以某种其他变化作为代价。
3、Kelvin（开尔文）说法：从单一热源取热，使其全部转变为功而不引起其他变化，是不可能的。即第二类永动机（一种从单一热源取热，使其全部转换为功而自身循环工作的热机）是不可能的。

虽然以上三种说法理论上是等价的，但实际上各自的出发点和论证角度不同的！

所以，我想请教zqxcyj的问题是：您应用的是哪一种经典表述来论证待证命题的？

换句话说，您在证明过程提到“物质从‘低浓度’向‘高浓度’扩散，对外做功而不引起其他变化”是如何违背热力学第二定律，能否具体阐述一下。

谢谢！
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8楼2009-07-15 14:40:43
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zqxcyj

木虫 (著名写手)
热力学第二定律的经典表述是针对三个特定过程，是对三个特定过程的特点的热力学概述。实际上，任何一个过程，把其热力学特点描述出来都可以作为热力学第二定律的表述，即热力学第二定律的说法可以有无限多种，这三种经典说法（物理化学通常只提后两种）只是对这三位科学家的纪念而已。其它过程可以套用这三种经典说法，对高低温热源之间的传热，推动力是温差，对浓度扩散，推动力是浓度差，过程特点是相同的。所以可以套用克劳修斯说法。
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9楼2009-07-15 16:36:21
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huangyuancan

木虫 (正式写手)

回复：9楼的zqxcyj ！

引用回帖:
Originally posted by zqxcyj at 2009-7-15 16:36:
热力学第二定律的经典表述是针对三个特定过程，是对三个特定过程的特点的热力学概述。实际上，任何一个过程，把其热力学特点描述出来都可以作为热力学第二定律的表述，即热力学第二定律的说法可以有无限多种，这三 ...

请问：如何具体说明“未引起其他变化”？谢谢！

[ Last edited by huangyuancan on 2009-7-16 at 14:23 ]
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10楼2009-07-15 18:56:19
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