题目
6、实际气体经绝热自由膨胀后,体系的温度将:A. 不变B. 增大C. 减少D. 不能确定
6、实际气体经绝热自由膨胀后,体系的温度将:
A. 不变
B. 增大
C. 减少
D. 不能确定
题目解答
答案
C. 减少
解析
解析
本题考查实际气体绝热自由膨胀过程中温度的变化情况,解题思路是根据绝热自由膨胀的特点,结合热力学第一定律以及实际气体的性质来分析温度的变化。
- 首先明确绝热自由膨胀的特点:
- 绝热自由膨胀过程中,体系与环境之间没有热量交换,即 $Q = 0$;同时,气体向真空膨胀,不对外做功,即 $W = 0$。
- 根据热力学第一定律 $\Delta U=Q + W$,将 $Q = 0$ 和 $W = 0$ 代入可得 $\Delta U=0$,这表明体系的内能不变。
- 然后考虑实际气体的性质:
- 实际气体的内能 $U$ 是温度 $T$ 和体积 $V$ 的函数,即 $U = U(T,V)$。
- 对 $U$ 求全微分可得 $d\(U=\left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_VdT+\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)_TdV$。
- 其中 $\left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V = C_V$(等容热容,$\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)_T=U_{V}$ 称为内压。
- 因为 $\ \( \(\frac{\partial U}{\partial V})_TdV = 0$。
- 对于实际气体,$U_{V}\neq0$,且在绝热自由膨胀过程中,体积 $V$ 增大,即 $dV>0$,那么要使 $\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)_TdV = 0$ 成立,必然有 $dT<0$,也就是温度降低。