关于相变的说法正确的是()A. 相变发生时所有物理性质都发生突变;B. 化学势连续,但化学势一阶偏导数发生突变的为一阶相变;C. 只有比热发生突变的为一阶相变;只有体积发生突变的为二阶相变。D. 只有体积发生突变的为一阶相变;只有比热发生突变的为二阶相变;
A. 相变发生时所有物理性质都发生突变;
B. 化学势连续,但化学势一阶偏导数发生突变的为一阶相变;
C. 只有比热发生突变的为一阶相变;只有体积发生突变的为二阶相变。
D. 只有体积发生突变的为一阶相变;只有比热发生突变的为二阶相变;
题目解答
答案
解析
本题考查相变的相关知识,解题的关键在于理解不同阶相变的特点,包括物理性质的变化、化学势及其偏导数的变化情况等,然后根据这些知识对每个选项进行逐一分析判断。
选项A分析
在相变发生时,并不是所有物理性质都发生突变。例如,在某些相变过程中,物质的某些光学性质可能只是连续变化,并非突变。所以选项A错误。
选项B分析
根据相变的理论,对于一阶相变,化学势是连续的,但是化学势对温度和压强的一阶偏导数会发生突变。化学势$\mu$与温度$T$、压强$P$的关系为:
$\left(\frac{\partial \mu}{\partial T}\right)_P=-S_m$(其中$S_m$为摩尔熵)
$\left(\frac{\partial \mu}{\partial P}\right)_T=V_m$(其中$V_m$为摩尔体积)
在一阶相变中,熵$S_m$和体积$V_m$会发生突变,也就意味着化学势的一阶偏导数发生突变,而化学势本身是连续的。所以选项B正确。
选项C分析
一阶相变的特征是体积$V$和熵$S$(比热$C = T\frac{\partial S}{\partial T}$,熵变会导致比热变化)发生突变,而不仅仅是比热发生突变;二阶相变的特征是化学势连续,化学势的一阶偏导数连续,但化学势的二阶偏导数发生突变,比热发生突变只是二阶相变的一个表现,不能简单地说只有比热发生突变就是二阶相变。所以选项C错误。
选项D分析
同理,一阶相变是体积和熵都发生突变,而不是只有体积发生突变;二阶相变是化学势的二阶偏导数发生突变,比热发生突变只是其表现之一,不能仅依据比热突变来定义二阶相变。所以选项D错误。