高中物理熱力學問題,請問絕熱壓縮氣體,內能增加,氣體溫度一定公升高嗎?

時間 2021-05-06 01:57:05

1樓:morceau ai

分兩段:

「絕熱壓縮氣體,內能增加」從熱力學第一定律可知,絕熱過程Q=0;壓縮氣體對其做功,W>0。因此內能變化△E>0,內能增加。

「內能增加,氣體溫度一定公升高嗎」不涉及反應、相變過程,氣體內能與溫度是一一對應的,內能越大,表現出的溫度越高。

2樓:苟全性命

已有的回答通過定性分析是無法得出結果的。

假如分子之間存在引力且較大,那麼外界做功可能被很多地吸收進分子勢能,導致分子動能反而降低,這樣似乎的確可以讓溫度降低。但我們來算一下。

接下來的一部分計算可以不看,直接跳轉之後的分析。

在這個問題中,我們希望計算 是正還是負。這個式子表示溫度 對體積 求導數,外面括號再加乙個 ,表示熵不變,也就是過程絕熱。如果 ,那麼顯然是壓縮氣體時溫度增加。

我們想要知道有沒有可能 0" eeimg="1"/>。

首先我們來推導麥克斯韋關係。寫出熱力學第一定律:

所以 根據求導次序可以交換,有

這就是麥克斯韋關係之一。

我們再結合等體熱容 和壓強係數 的定義

就有接下來,我們要看一看有沒有可能 0" eeimg="1"/>

對於氣體,壓強 和溫度 顯然都是正的。對於穩定存在的物質,等體熱容 應該是正的。(否則,把物質裝在乙個盒子裡,讓外界溫度大於這個物質,那麼這個物質會吸熱,但是熱容小於0,所以物質反而會降溫,這樣下去物質吸熱就更厲害了。

這種物質無法穩定存在。)

從上一部分的結論我們獲知,如果壓縮係數 ,那麼絕熱壓縮氣體就會伴隨溫度降低。那麼這可能嗎?

壓強係數 的意義是,體積不變時,溫度稍稍改變 ,那麼壓強應該變成 ,也就是描述壓強隨著溫度的變化。

那麼是否存在一種氣體使得 呢?可能存在,但我不知道。但是,一般來說,氣體的內部相互作用都非常小。

即使我們考慮具有一定相互作用的范德瓦爾斯氣體 ,也有 0" eeimg="1"/>。所以在高中範圍內,可以認為絕熱壓縮氣體,溫度一定增加。以上。

3樓:逍遙生

理想狀態假設下,PV=nRT,nR是常數,P公升高,V減少,T可以不變。

絕熱恆溫可逆壓縮就是這種情況,實際氣體在低壓下符合理想氣體的假設,而實際上理想氣體假設就是在氣體無限稀,稀到可以忽略氣體分子本身的的體積和分子間作用力 (也就是題主提到的分子內能)。

當然,高中階段一般把氣體均當做理想氣體,即忽略氣體分子本身的的體積和分子間作用力 。PV=nRT,是你的制勝法寶。

P,V等量變化,本應該恆溫,但由於實際氣體本身的差異以及分子間作用力、自身體積的不可忽略性,產生溫度的變化。有些有製冷效果,有些有製冷效果,這就是空調的基本原理。

4樓:手搓095

是的。在絕熱壓縮條件下,氣體的體積減小,由於分子間作用勢的存在,導致微觀上勢能增加,造成巨集觀上內能的增加,而絕熱過程由於與外界不發生熱交換,這一部分內能便不會損失,造成溫度的絕對公升高。

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