為什麼理想氣體定體積比熱容等於內能對溫度求偏導呢,這與比熱容的物理解釋如何聯絡起來呢?

時間 2021-06-05 04:45:04

1樓:Sunny.Gaob

首先,熱容是乙個過程量,熱容需要指定其過程的約束條件。對於理想氣體,由於忽略其分子間的作用力勢能,內能只是溫度的函式,即孤立系統的自由膨脹過程溫度與體積無關(等內能)。若將內能U(態函式)展開為對參量T、V全微分形式,U對V的偏導這一項對於理想氣體是零。

而V為定常時U對T的偏導即為Cv,此時dU=CvdT。請注意這是適用於理想氣體任何可逆過程的。只是定容過程,做功為零,內能變化即是熱量變化,這給出的定容熱容的定義,而對其他可逆過程,則是對內能是態函式的一種描述,無論系統經歷怎樣的可逆過程,由於初末態一定,故都可將內能變化用定容過程的熱量變化來代替,簡單易用。

2樓:

對任意準靜態過程(可理解為過程中處處內可逆),則熱量q、內能u以及功量w按照熱力學第一定律表示式可寫成 δq= du+δw。由於系統工質的內能是溫度T與比體積v的函式,即u=f(T,v),則u的全微分可寫成du=(u/T)下標v*dT+(u/v)下標T*dv;同時δw=pdv

則δq=(u/T)下標v*dT+(u/v)下標T*dv+pdv=(u/T)下標v*dT+[(u/v)下標T+p]dv,對於定體積過程,dv=0,則δq=(u/T)下標v*dT,轉換形式為:δq/dT=(u/T)下標v

根據熱容c定義:1 Kg工質公升高1K時吸收的熱量,則定容比熱容cv=δq/dT=(u/T)下標v

c與cv(定容熱容)的聯絡:系統工質公升高1 K吸收的熱量q,將全部轉化為系統內能並對外做功(熱力學第一定律)。定容過程中系統對外做功量w=0,所以系統吸收的熱能全部轉換成內能,故此時定容熱容的物理意義為1 Kg工質公升高1K時的內能增加量

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