题目
一绝热刚体容器用隔板分成两部分。左边盛有高压理想气体,右边为真空。抽去隔板后,容器内的气体温度将( )。A. 升高B. 降低C. 不变D. 无法确定
一绝热刚体容器用隔板分成两部分。左边盛有高压理想气体,右边为真空。抽去隔板后,容器内的气体温度将( )。
A. 升高
B. 降低
C. 不变
D. 无法确定
题目解答
答案
C. 不变
解析
考查要点:本题主要考查理想气体在绝热过程中的温度变化规律,特别是自由膨胀过程的特点。
解题核心思路:
- 绝热条件:系统与外界无热交换($Q=0$)。
- 刚性容器:总容积固定,但气体体积可能变化。
- 自由膨胀本质:气体进入真空时,无外力做功($W=0$),因此内能变化$\Delta U=0$,温度不变。
破题关键点:
- 明确气体膨胀是自由膨胀(无外力做功)而非可逆膨胀(对外做功)。
- 理想气体的内能仅由温度决定,若内能不变,则温度不变。
过程分析:
- 初始状态:左边为高压理想气体,右边为真空,隔板存在时气体体积为左侧容积。
- 抽去隔板:气体迅速膨胀至整个容器,体积增大。
- 关键点:
- 绝热条件:无热量交换($Q=0$)。
- 自由膨胀:气体进入真空,无外力阻碍,因此对外不做功($W=0$)。
- 能量守恒:根据热力学第一定律$\Delta U = Q + W$,得$\Delta U = 0$。
- 理想气体性质:内能仅由温度决定,$\Delta U=0$意味着温度不变。
结论:气体温度保持不变,正确答案为C。