题目
1.16 理想气体分别经等压过程和等容过程,温度由T_(1)升至T_(2)。假设gamma是常数,试证明前者的熵增加值为后者的gamma倍。
1.16 理想气体分别经等压过程和等容过程,温度由$T_{1}$升至$T_{2}$。假设$\gamma$是常数,试证明前者的熵增加值为后者的$\gamma$倍。
题目解答
答案
根据理想气体的熵变公式:
\[
\Delta S_p = C_p \ln \frac{T_2}{T_1}, \quad \Delta S_V = C_V \ln \frac{T_2}{T_1}
\]
两者之比为:
\[
\frac{\Delta S_p}{\Delta S_V} = \frac{C_p}{C_V} = \gamma
\]
因此,等压过程的熵增加值是等容过程的 $ \gamma $ 倍。
答案:等压过程的熵增加值为等容过程的 $ \gamma $ 倍。
解析
考查要点:本题主要考查理想气体在等压和等容过程中熵变的计算,以及比热容比$\gamma$的应用。
解题核心思路:
- 明确理想气体的熵变公式:在等压过程中,熵变由温度变化和热容$C_p$决定;在等容过程中,熵变由温度变化和热容$C_v$决定。
- 利用比热容关系:理想气体的比热容比$\gamma = \frac{C_p}{C_v}$,通过比较两种过程的熵变即可得出结论。
破题关键点:
- 区分等压和等容过程的熵变公式,明确两种过程中的变量(压力或体积恒定)。
- 直接应用熵变公式,无需额外积分或复杂推导。
等压过程的熵变
对于等压过程,温度从$T_1$升至$T_2$,熵变为:
$\Delta S_p = C_p \ln \frac{T_2}{T_1}$
关键点:等压过程中,体积随温度变化,但公式中仅需考虑温度变化和热容$C_p$。
等容过程的熵变
对于等容过程,温度同样从$T_1$升至$T_2$,熵变为:
$\Delta S_V = C_V \ln \frac{T_2}{T_1}$
关键点:等容过程中,压力随温度变化,但公式中仅需考虑温度变化和热容$C_V$。
比值计算
两者的熵变比值为:
$\frac{\Delta S_p}{\Delta S_V} = \frac{C_p \ln \frac{T_2}{T_1}}{C_V \ln \frac{T_2}{T_1}} = \frac{C_p}{C_V} = \gamma$
关键结论:比热容比$\gamma = \frac{C_p}{C_v}$直接决定了熵变的倍数关系。