如何操作才能保證是絕熱膨脹過程,自由膨脹的理想氣體絕熱自由膨脹過程

2022-02-19 10:47:21 字數 5232 閱讀 7756

1樓:侃民生看社會

絕熱自由膨脹過程的狀態參量溫度t不變,體積v增大、壓強p減小   氣體向真空自由膨脹過程中不受外界阻力,所以外界不對氣體做功。根據△u=q+a.a結合該過程中a=0,q=0以及△u=0即u1=u2在該過程中,氣體膨脹前後體積v發生了變化,溫度t未變。   絕熱自由膨脹過程中,壓強、體積兩個量的變化關係的確與等溫膨脹中這兩個量的變化關係相同,即p2v2=p1v1。

定壓熱容與定體熱容的比值稱為摩爾熱容比,用符號γ表示,大小等於(i+2)/i,其中i是理想氣體的自由度。

摩爾定壓熱容: 氣體的摩爾定壓熱容,是指1mol氣體在壓強不變而且沒有化學反應與相關的條件下,溫度改變1k(或1度)所吸收或放出的熱量,用cp表示,其數值可以由實驗測定。

氣體的摩爾定體熱容,是指1mol氣體在體積不變而且沒有化學反應與相關的條件下,溫度改變1k(或1度)所吸收或放出的熱量,用cv表示,其數值可以由實驗測定。

2樓:長夜熒熒

想必你的題目中已經說明的是理想氣體.

理想氣體滿足狀態方程pv=nrt,因此可以看出兩點:

其分子沒有體積.

其分子之間沒有相互作用力(範德華力,氫鍵等)

由上述2,在等溫體積膨脹時,由於沒有分子間力,分子勢能恆為0,而分子動能只與溫度有關,因此也沒有發生變化,所以體系的熱力學能不會發生變化,也即在溫度一定時熱力學能一定.

(嚴格的證明需要用到maxwell關係式,下式含偏導數:

du=-pdv+tds

(du/dv)t = (du/dv)s + (du/ds)v * (ds/dv)t = -p + t * (dp/dt)v = -p + t * nr/v =0

所以(du/dv)t=0,即溫度一定時熱力學能和體積無關)

那麼,我們把絕熱膨脹過程分成兩個過程:等溫膨脹和恆容冷卻.

等溫膨脹時u2-u1=0,而恆容冷卻u3-u2=cv(t3-t2),又有t1=t2.

所以u3-u1=cv(t3-t1),所以仍可以使用cv.

cv只是定義為恆容熱容,但在計算時可以作很多其他用途,如同功率定義為每秒做的功,但機械功就是p=fv,電功就有p=ui一樣.

如有不懂請追問!0其

3樓:盡責的木子老師

絕熱自由膨脹過程的狀態參量溫度t不變,體積v增大、壓強p減小   氣體向真空自由膨脹過程中不受外界阻力,所以外界不對氣體做功。根據△u=q+a.a結合該過程中a=0,q=0以及△u=0即u1=u2在該過程中,氣體膨脹前後體積v發生了變化,溫度t未變。   絕熱自由膨脹過程中,壓強、體積兩個量的變化關係的確與等溫膨脹中這兩個量的變化關係相同,即p2v2=p1v1。

定壓熱容與定體熱容的比值稱為摩爾熱容比,用符號γ表示,大小等於(i+2)/i,其中i是理想氣體的自由度。

摩爾定壓熱容: 氣體的摩爾定壓熱容,是指1mol氣體在壓強不變而且沒有化學反應與相關的條件下,溫度改變1k(或1度)所吸收或放出的熱量,用cp表示,其數值可以由實驗測定。

氣體的摩爾定體熱容,是指1mol氣體在體積不變而且沒有化學反應與相關的條件下,溫度改變1k(或1度)所吸收或放出的熱量,用cv表示,其數值可以由實驗測定。

自由膨脹的理想氣體絕熱自由膨脹過程

4樓:匿名使用者

自由膨脹的理想氣體絕熱自由膨脹過程:由於體系經歷絕熱過程,故與外界無熱交換。又由於氣體向真空自由膨脹,外壓為零,故體系對環境做功也為零。

由熱力學第一定律可得體系內能的變化為零,理想氣體的內能只是溫度的函式,所以理想氣體絕熱自由膨脹後溫度將恢復原來的溫度。

說明:(1) 雖然理想氣體絕熱自由膨脹後溫度恢復,但整個過程並不是恆溫過程。

(2) 理想氣體絕熱自由膨脹過程是非準靜態過程,除初,末態外,系統每一時刻都處於非平衡態。

(3) 對於實際氣體,溫度一般不會恢復到原來溫度。

5樓:童年系列

由於體系經歷絕熱過程,故與外界無熱交換。又由於氣體向真空自由膨脹,外壓為零,故體系對環境做功也為零。由熱力學第一定律可得體系內能的變化為零,理想氣體的內能只是溫度的函式,所以理想氣體絕熱自由膨脹後溫度將恢復原來的溫度。

說明:(1) 雖然理想氣體絕熱自由膨脹後溫度恢復,但整個過程並不是恆溫過程。

(2) 理想氣體絕熱自由膨脹過程是非準靜態過程,除初,末態外,系統每一時刻都處於非平衡態。

(3) 對於實際氣體,溫度一般不會恢復到原來溫度。

實驗證實參見焦耳實驗:容器分為兩室,左邊貯有理想氣體,右邊為真空.如果將隔板抽開,左室中的氣體將向 b室膨脹。這是氣體對真空的自由膨脹,最後氣體將均勻分佈於兩室。

溫度與原來溫度相同。氣體膨脹後,我們仍可用活塞將氣體等溫壓回左室,使氣體回到初始狀態。不過,此時我們必須對氣體作功,所作的功轉化為氣體向外界傳出的熱量,根據熱力學第二定律,我們無法通過迴圈過程再將這熱量完全轉化為功,所以氣體對真空的自由膨脹過程是不可逆過程。

6樓:wust扛把子

理想氣體自由膨脹,由於沒有熱交換,所以這個過程是絕熱的,同時,由於外界壓力為0,所以做功也為0,由熱力學第一定律,δu=q+w,那麼δu也為0,沒有做功也就是說沒有熱交換,那麼環境的溫度應該是不變的,所以這個過程應該也是等溫過程。

理想氣體的自由膨脹過程是等溫還是絕熱過程

7樓:春素小皙化妝品

絕熱過程。

由於體系經歷絕熱過程,故與外界無熱交換。又由於氣體向真空自由膨脹,外壓為零,故體系對環境做功也為零。由熱力學第一定律可得體系內能的變化為零,理想氣體的內能只是溫度的函式,所以理想氣體絕熱自由膨脹後溫度將恢復原來的溫度。

說明:1、雖然理想氣體絕熱自由膨脹後溫度恢復,但整個過程並不是恆溫過程。

2、理想氣體絕熱自由膨脹過程是非準靜態過程,除初,末態外,系統每一時刻都處於非平衡態。

3、對於實際氣體,溫度一般不會恢復到原來溫度。

實驗證實參見焦耳實驗:容器分為兩室,左邊貯有理想氣體,右邊為真空.如果將隔板抽開,左室中的氣體將向 b室膨脹。這是氣體對真空的自由膨脹,最後氣體將均勻分佈於兩室。

溫度與原來溫度相同。氣體膨脹後,我們仍可用活塞將氣體等溫壓回左室,使氣體回到初始狀態。

不過,此時我們必須對氣體作功,所作的功轉化為氣體向外界傳出的熱量,根據熱力學第二定律,無法通過迴圈過程再將這熱量完全轉化為功,所以氣體對真空的自由膨脹過程是不可逆過程。

擴充套件資料

熱力學系統始終不與外界交換熱量 , 即q =0 的過程 。理想氣體準靜態絕熱過程的方程為pvr=常量,其中p 、v 是理想氣體的壓強、體積,γ=cp/cv是定壓熱容與定體熱容之比。根據熱力學第一定律,在絕熱過程中,系統對外所作的功等於內能的減少量。

根據熱力學第二定律,在可逆的絕熱過程中,系統的熵不變。用良好絕熱材料隔絕的系統中進行的過程,或由於過程進行得太快,來不及與外界有顯著熱量交換的過程,都可近似地看作絕熱過程。例如內燃機、蒸汽機汽缸中工作物質的膨脹過程。

壓汽機汽缸中的壓縮過程,汽輪機噴管中的膨脹過程,以及氣象學中空氣團的升降過程,還有聲波在空氣中的傳播過程等,都可當作絕熱過程處理。

在和周圍環境之間沒有熱量交換或者沒有質量交換的情況下,一個系統的狀態的變化。大氣層中的許多重要現象都和絕熱變化有關。例如,在大氣層的下層通常存在著溫度隨高度而遞減,主要就是由於空氣絕熱混合的結果。

導致水蒸汽凝結、雲和雨形成的降溫作用,主要是由於空氣上升時溫度下降的結果;晴朗的、乾燥的天氣通常是與空氣下沉引起的增溫變幹作用有關。上升空氣的降溫作用和下沉空氣的增溫作用主要是由於空氣的絕熱膨脹和絕熱壓縮的結果。

如果一個受到增溫作用或降溫作用的系統通過輻射和傳導與周圍發生熱量交換,那麼就稱之為非絕熱過程(diabaticprocess)。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程,絕熱體系為和外界沒有熱量和粒子交換,但有其他形式的能量交換的體系,屬於封閉體系的一種。

絕熱過程有絕熱壓縮和絕熱膨脹兩種。常見的一個絕熱過程的例子是絕熱火焰溫度,該溫度是指在假定火焰燃燒時沒有傳遞熱量給外界的情況下所可能達到的溫度。現實中,不存在真正意義上符合定義的絕熱過程,絕熱過程只是一種近似,所以有時也稱為絕熱近似。

絕熱過程分為可逆過程(熵增為零)和不可逆過程(熵增不為零)兩種。可逆的絕熱過程是等熵過程。等熵過程的對立面是等溫過程,在等溫過程中,最大限度的熱量被轉移到了外界,使得系統溫度恆定如常。

由於在熱力學中,溫度與熵是一組共軛變數,等溫過程和等熵過程也可以視為「共軛」的一對過程。

如果一個熱力學系統的變化快到足以忽略與外界的熱交換的話,這一變化過程就可以視為絕熱過程,又稱「準靜態過程」。準靜態過程的熵增可以忽略,所以視作可逆過程,嚴格說來,在熱力學中,準靜態過程與可逆過程沒有嚴格區分,在某些文獻中被作為同義詞使用。

同樣的,如果一個熱力學系統的變化慢到足以靠與外界的熱交換來保持恆溫的話,該過程則可以視為等溫過程。

8樓:匿名使用者

自由膨脹不是準靜態過程。所以不能通過過程來計算熵變。因為初末態的溫度相等,可以設計一個等溫膨脹過程來計算其熵變。可以發現熵變是增大的。

9樓:pasirris白沙

理想氣體的來

自由膨脹:

a、是絕熱源過程;

b、也是等溫過程。

.真實氣體的自由膨脹:

a、是絕熱過程;

b、但不是等溫過程。

.相關的英文:

.理想氣體 = ideal gas;

真正氣體 = real gas;

自由膨脹 = free expansion;

等溫過程 = isothermal process;

絕熱過程 = adiabatic procee;

等容過程 = isometric process;

等壓過程 = isobaric process。.

10樓:匿名使用者

不能簡單地說是來等溫或絕熱過

自程。理想氣體的自由膨脹是一個吸熱過程,而壓縮是一個放熱過程,因此不是等溫過程。而至於是否是「絕熱過程」,要看氣體容器的材質與構造(比如容器是否是真空、絕緣材料及相應的結構),與氣體膨脹的本身無關。

11樓:匿名使用者

自由膨脹是一種不可逆的熱力學過程,過程中氣體在一個絕熱的系統內膨脹,外界和系統版之間沒有權功和熱的交換。真實氣體在自由膨脹時會有溫度的變化。若是理想氣體,過程前後的溫度不會變化,而且過程前後的狀態符合以下的式子pi vi = pf vf,其中p為壓力,v為體積而下標的i及f表示初始及結束的狀態。

在自由膨脹過程中,氣體不滿足熱力學平衡的條件,一直要到自由膨脹結束時才符合熱力學平衡。因此在過程中無法定義整個氣體的狀態函式。例如其壓力會隨著位置而改變,而過程中無法明確的定義氣體的體積。

因此整個過程只是絕熱過程,不是等溫過程。

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