题目
在T-s图上,在相同的温度下,定容线的斜率必定 (大于或小于)定压线的斜率。
在T-s图上,在相同的温度下,定容线的斜率必定 (大于或小于)定压线的斜率。
题目解答
答案
大于###>
解析
考查要点:本题主要考查学生对T-s图中定容线与定压线斜率的理解,以及如何利用热力学基本关系式进行比较。
解题核心思路:
- 明确斜率的物理意义:T-s图中,定容线和定压线的斜率分别为$\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}S}$在定容和定压过程中的表达式。
- 推导斜率表达式:通过热力学第一定律和熵变公式,分别推导出定容过程和定压过程的$\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}S}$。
- 比较斜率大小:结合比热容关系($C_p > C_v$),判断斜率的大小关系。
破题关键点:
- 区分定容与定压过程的热量公式:定容过程$Q = C_v \mathrm{d}T$,定压过程$Q = C_p \mathrm{d}T$。
- 正确应用熵变公式:$\mathrm{d}S = \frac{\mathrm{d}Q_{\text{rev}}}{T}$,并代入不同过程的热量表达式。
- 利用比热容关系:$C_p - C_v = R$(理想气体),说明$C_p > C_v$。
定容过程的斜率推导
- 热量公式:在定容过程中,无体积功,故$\mathrm{d}Q_v = C_v \mathrm{d}T$。
- 熵变公式:$\mathrm{d}S = \frac{\mathrm{d}Q_v}{T} = \frac{C_v}{T} \mathrm{d}T$。
- 斜率计算:$\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}S} = \frac{T}{C_v}$。
定压过程的斜率推导
- 热量公式:在定压过程中,$\mathrm{d}Q_p = C_p \mathrm{d}T$。
- 熵变公式:$\mathrm{d}S = \frac{\mathrm{d}Q_p}{T} = \frac{C_p}{T} \mathrm{d}T$。
- 斜率计算:$\frac{\mathrm{d}T}{\mathrm{d}S} = \frac{T}{C_p}$。
斜率比较
- 关键结论:由于$C_p > C_v$,分母更小的$\frac{T}{C_v}$必然大于$\frac{T}{C_p}$。
- 最终结论:定容线的斜率大于定压线的斜率。