在气缸一活塞系统内,理想气体经历一个绝热过程,对外做功5kJ,气体的熵变为20kJ/K。则该过程为______,气体的温度______。()
A 、不可逆,降低
B 、可逆,降低
C 、不可逆,升高
D 、可逆,升高
【正确答案:A】
由于熵变,所以绝热过程时为不可逆过程;气体绝热对外界做功,温度下降,故A项正确。
特点:在自由膨胀过程中,气体不满足热力学平衡的条件,一直要到自由膨胀结束时才符合热力学平衡。因此在过程中无法定义整个气体的状态函数。例如其压力会随着位置而改变,而过程中无法明确的定义气体的体积。理想气体向真空膨胀,温度不发生变化,真实气体向真空膨胀,温度一定降低。
理想气体的真空自由膨胀的过程是一种不可逆的热力学过程,理想气体过程中气体在一个绝热的系统膨胀,外界和系统之间没有功和热的交换。理想气体(ideal gas) 研究气体性质的一个物理模型。
自由膨胀
自由膨胀(英语:free expansion)是一种不可逆的热力学过程,过程中气体在一个绝热的系统内膨胀,外界和系统之间没有功和热的交换。
自由膨胀过程
由于体系经历绝热过程,故与外界无热交换。又由于气体向真空自由膨胀,外压为零,故体系对环境做功也为零。由热力学第一定律可得体系内能的变化为零,理想气体的内能只是温度的函数,所以理想气体绝热自由膨胀后温度将恢复原来的温度。
说明:
(1) 虽然理想气体绝热自由膨胀后温度恢复,但整个过程并不是恒温过程。
(2) 理想气体绝热自由膨胀过程是非准静态过程,除初,末态外,系统每一时刻都处于非平衡态。
(3) 对于实际气体,温度一般不会恢复到原来温度。
实验证实参见焦耳实验:容器分为两室,左边贮有理想气体,右边为真空.如果将隔板抽开,左室中的气体将向 B室膨胀。这是气体对真空的自由膨胀,最后气体将均匀分布于两室。温度与原来温度相同。
气体膨胀后,我们仍可用活塞将气体等温压回左室,使气体回到初始状态。不过,此时我们必须对气体作功,所作的功转化为气体向外界传出的热量,根据热力学第二定律,我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功,所以气体对真空的自由膨胀过程是不可逆过程。
简单地说, 就是, 一个你限定范围的 '系统' 作为研究对象, 研究它的初态, 末态和输入输出
不产生其它影响, 意思就是, 系统的初态, 末态, 完全相同, 实质上是指 '可循环'
显然, 这时, 系统的输入, 输出一般不能是系统内的物理实体, 比如气体, 液体泄露什么的.....一般也就是功/能
第二定律的意思是说, 这样一个系统, 或者 '广义的热机', 能被做功产生热能输出, 但不能 '消耗热能, 并100% 产生功'
(1)电阻丝对气体加热时,活塞向上缓慢移动,气缸内气体压强不变,发生等压膨胀,根据盖•吕萨克定律可知:气体的体积与热力学温度成正比,V-T图线是过原点的倾斜的直线,P-T图线是平行于T轴的直线. 故选BD (2)一定质量的理想气体发生等温变化,其内能不变,即△U=0.气体对外做功为W,根据热力学第一定律△U=-W+Q得知,气体吸收热量Q=W. 故答案为:
(1)BD;
(2)不变,吸收,W