气体的自发扩散过程演示

实验目的

通过气体扩散认识熵的概念，理解自发过程的方向性。

实验原理

抽去隔板后，气体分子不断运动并相互混合，体系的混乱度增大，即熵增大（ΔS>0）。这类过程不需要外界做功即可自发进行，其逆过程（混合气体自发分离）不会自发发生。

实验器材

• 两个连通的容器
• 中间隔板
• 有色气体（如二氧化氮）
• 空气（或另一种无色气体）

实验步骤

1. 观察两个容器，分别标出有色气体和无色气体
2. 确认两气体被隔板隔开，各自颜色均匀
3. 抽去隔板，观察气体颜色的变化
4. 等待一段时间，观察两个容器的颜色是否趋于一致
5. 分析混合前后分子分布的变化，判断熵变

实验现象与结论

抽去隔板后，有色气体逐渐扩散到另一容器，最终两个容器颜色均匀。结论：气体可自发扩散混合，体系混乱度增大，熵增大；混合气体不会自发再分离。

注意事项

• 真实实验中的有色气体多有毒，要使用密封装置
• 不要打开容器，避免气体逸出

常见问题

气体自发扩散说明了什么？

说明体系有自发向混乱度增大的方向变化的倾向，即熵增大。

混合后的气体能自发分开吗？

不能。该逆过程熵减小，不会自发进行，需要外界做功。