对于一定量的理想气体,有可能发生的过程是:()A. 恒压绝热膨胀B. 恒温绝热膨胀C. 对外做功且放出热量D. 恒容绝热升温、无非体积功
A. 恒压绝热膨胀
B. 恒温绝热膨胀
C. 对外做功且放出热量
D. 恒容绝热升温、无非体积功
题目解答
答案
解析
本题考查理想气体的热力学过程以及相关物理量的变化情况。解题思路是根据热力学定律和理想气体状态方程,对每个选项所描述的过程进行分析,判断其是否可能发生发生。
选项A
恒压绝热膨胀过程中,根据绝热过程的能量变化公式$Q = 0\Delta U$,绝热过程$Q = 0$,则$\Delta U = 0$。又根据理想气体状态方程$pV = nRT$,恒压膨胀时$V$增大,$T$升高,$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T\neq 0$,这两者相互矛盾,所以恒压绝热膨胀过程不可能发生。
选项B
恒温绝热膨胀过程中,同样根据绝热过程\的能量变化公式$Q = 0\Delta U$,绝热过程$Q = 0$,则$\Delta U = 0$。而根据理想气体状态方程$pV = nRT$,恒温膨胀时$VV$增大,$p$减小,$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T = 0$,但绝热过程中气体对外做功$W = p\Delta V\neq 0$,这会导致$\Delta U = W\neq 0$,与$\Delta U = 0$矛盾,所以恒温绝热膨胀过程不可能发生。
选项C
对外做功且放出热量的过程是可能发生的。根据热力学第一定律$\Delta U = Q + W$,当$W\lt 0$(对外做功),$Q\lt 0$(放出热量)时,$\Delta U$可以小于$0$,这意味着气体的内能减少,这种情况在实际的热力学过程中是可以出现的,例如气体在膨胀过程中与外界进行热交换,同时对外做功并放出热量。
选项D
恒容绝热升温、无非体积功过程中,根据绝热过程的能量变化公式$Q = 0\Delta U$,绝热过程$Q = 0$,则$\Delta U = 0$。又根据理想气体状态方程$pV = nRT$,恒容升温时$T$升高,$p$增大,$\Delta U = nC_{V,m}\Delta T\neq 0$,这两者相互矛盾,所以恒容绝热升温过程不可能发生。