理想氣體的自由膨脹過程是等溫還是絕熱過程

2021-03-11 03:23:17 字數 3158 閱讀 7895

1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。

2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。

3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。.

4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。

5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。

6樓:真的哭過了

等溫溫度不變內能抄不變

「自由」二字是指膨脹時氣體不受外界阻礙,所以氣體不對環境做功,即-w=0。2023年,焦耳曾設計一套使氣體向真空膨脹的儀器。焦耳發現,氣體在膨脹前後溫度沒有變化,因而沒有自環境吸入或放出熱,即q=0。

根據熱力學第一定律q=△u-w可知,氣體在膨脹過程中△u=q+w=0。所以焦耳實驗(joule』s experiment)得出以下結論,在自由膨脹中,氣體的內能不變·

望採納,謝謝

對於理想氣體的絕熱自由膨脹過程,下列說法中不正確的是 a,δu=0 b,δh=0 c,δt=0 d

7樓:禁區的狗

絕熱δq=0 ,由於自由膨脹,不對外界做功 w=0 根據熱力學第一定律 △u=q+w=0

理想氣體的內能僅為溫度的函式,則t不變;δt=0t不變,h也不變,δh=0

s在絕熱自由膨脹條件下ds=s.+nrln(t/t.)+cvln(v/v.)。會增加

為什麼理想氣體在自由膨脹中溫度不變,熱力學能不變

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