题目
气体在绝热容器中做自由膨胀,则气体的温度与压力变化的关系式为T2/T1=(P2/P1)^((k-1)/k)A. 正确B. 错误
气体在绝热容器中做自由膨胀,则气体的温度与压力变化的关系式为T2/T1=(P2/P1)^((k-1)/k)
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
考查要点:本题主要考查学生对气体自由膨胀过程中温度与压力关系的理解,特别是绝热条件下气体状态变化的特点。
解题核心思路:
- 明确自由膨胀的定义:气体迅速膨胀,对外不做功($W=0$),且系统与外界无热交换($Q=0$)。
- 根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$,可知内能变化 $\Delta U = 0$,因此温度保持不变($\frac{T_2}{T_1} = 1$)。
- 题目给出的公式 $\frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 是理想气体的绝热过程公式,但自由膨胀并非绝热过程中的准静态过程,因此该公式不适用。
破题关键点:
- 区分自由膨胀与绝热过程的本质区别:自由膨胀中温度不变,而绝热过程中温度变化与压强变化相关。
自由膨胀的特点:
- 无热交换($Q=0$,绝热条件)。
- 无外力做功($W=0$,因膨胀为“自由”过程,体积变化不对外做功)。
- 内能不变($\Delta U = 0$),故温度不变($T_2 = T_1$)。
题目公式分析:
题目给出的公式 $\frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 是理想气体绝热过程中压强与温度关系的正确表达式,但仅适用于准静态绝热过程(如活塞缓慢移动)。而自由膨胀是非准静态过程,此时温度保持不变,与压强无关,因此原公式不成立。
结论:题目中的关系式错误。