题目
答:(1) -4.034kJ; (2) -2.182kJ; (3) :(4)-2.379kJ; (5) -1.559kJ-|||-2.39 5mol双原子气体从始态300K、200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPa,再绝热-|||-可逆压缩到末态压力200kPa。求末态温度T及整个过程的W、Q、 △U 及 Delta H-|||-答: =445.80k =17.29kJ =-2.14kJ, Delta U=15.15kJ Delta H=21.21kJ-|||-2.40 求证在理想气体 -v 图上任一点处,绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线-|||-叙率的编对值

题目解答
答案
mol双原子气体从始态300K,200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPa,在绝热可逆压缩到末态压力200kPa。
求末态温度T及整个过程的及。
解:过程图示如下要确定,只需对第二步应用绝热状态方程,对双原子气体因此由于理想气体的U和H只是温度的函数,整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。
而第一步为恒温可逆求证在理想气体p-V图上任一点处,绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝对值。
求末态温度T及整个过程的及。
解:过程图示如下要确定,只需对第二步应用绝热状态方程,对双原子气体因此由于理想气体的U和H只是温度的函数,整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。
而第一步为恒温可逆求证在理想气体p-V图上任一点处,绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝对值。
解析
考查要点:本题要求比较理想气体在p-V图上绝热可逆线与恒温可逆线斜率绝对值的大小关系,核心在于理解两种过程的p-V关系及其导数表达式。
解题思路:
- 等温过程:利用理想气体状态方程$pV = nRT$,推导$\frac{dp}{dV}$的表达式。
- 绝热过程:利用绝热方程$pV^\gamma = \text{常数}$,推导$\frac{dp}{dV}$的表达式。
- 比较斜率绝对值:通过$\gamma > 1$的性质,证明绝热过程的斜率绝对值更大。
关键点:
- 等温过程的斜率:$\left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{等温}} = \frac{p}{V}$。
- 绝热过程的斜率:$\left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{绝热}} = \gamma \frac{p}{V}$。
- $\gamma > 1$:双原子气体$\gamma = \frac{7}{5}$,单原子气体$\gamma = \frac{5}{3}$,均大于1。
等温过程的斜率
理想气体在等温过程中满足$pV = nRT$,对$V$求导:
$V \frac{dp}{dV} + p = 0 \implies \frac{dp}{dV} = -\frac{p}{V}.$
绝对值为:
$\left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{等温}} = \frac{p}{V}.$
绝热过程的斜率
理想气体在绝热过程中满足$pV^\gamma = \text{常数}$,对$V$求导:
$\gamma pV^{\gamma - 1} \frac{dp}{dV} + \gamma pV^\gamma \cdot \frac{1}{V} = 0 \implies \frac{dp}{dV} = -\gamma \frac{p}{V}.$
绝对值为:
$\left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{绝热}} = \gamma \frac{p}{V}.$
比较斜率绝对值
由于$\gamma > 1$,显然:
$\gamma \frac{p}{V} > \frac{p}{V} \implies \left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{绝热}} > \left|\frac{dp}{dV}\right|_{\text{等温}}.$