自发过程的判断
2025年09月10日
三、自发过程的判断
判断过程的自发性要先确定研究的系统,因为过程是指系统经历的过程。在讨论一个问题时,一般以始态为系统,且系统一经选定就不能再变。应避免偷换研究对象的错误。比如自然界中植物的光合作用是大家熟知的,以植物为系统,光照相当于环境给予的推动力,故植物的光合作用是非自发过程。若将植物和阳光一起作为系统,光照下的植物其光合作用就为自发过程了。可见,系统选取的不同可以影响到系统过程的自发性。
另外,给定条件的改变也会影响过程的自发性。以碳酸钙的分解反应为例,已知碳酸钙在p0=101.325 kPa时的分解温度为897 ℃[11]206,下面分三种情况讨论:①室温、p0压力下,碳酸钙的分解为不可能发生过程;②897℃、p0压力下,该反应能够自发进行,因为该温度下过程发生的推动力源于系统本身,满足化学反应亲和势A>0;③若以室温、P0压力下的碳酸钙为始态,以897 ℃、p0压力下的反应物为终态,系统需要从环境吸收热量,使自身温度升高,该过程的推动力源于环境,故为非自发过程,但反应一旦到达897℃就能自发进行了。整个过程由非自发的升温过程和自发的反应过程组成,一个组合过程中,只要有一步过程不自发,则整个过程就为非自发过程。在判断过程的自发性时一定要注意给定的条件。
最后给出判断过程自发与否的步骤:
(1)确定所要研究的系统。明确过程的始态与终态。
(2)判断过程能否发生。不能发生的过程,系统会处于始态,实际此时无过程而言。
(3)对于能发生的过程,寻求推动力的来源。若推动力来源于系统自身,则为自发过程。
(4)若过程发生的推动力源于环境为非自发过程。