题目
理想气体的Cp,m与Cv,m之间的关系是A. Cp,m > Cv,mB. Cp,m C. Cp,m = Cv,mD. 两者之间无一定的关系
理想气体的Cp,m与Cv,m之间的关系是
A. Cp,m > Cv,m
B. Cp,m < Cv,m
C. Cp,m = Cv,m
D. 两者之间无一定的关系
题目解答
答案
A. Cp,m > Cv,m
解析
考查要点:本题主要考查理想气体的定压摩尔比热容($C_{p,m}$)与定容摩尔比热容($C_{v,m}$)的关系,需结合 Mayer 公式进行判断。
解题核心思路:
关键点在于理解 Mayer 公式 $C_{p,m} = C_{v,m} + R$,其中 $R$ 为气体常数(恒正)。由此可直接得出 $C_{p,m} > C_{v,m}$ 的结论。
破题关键:
- 明确 Mayer 公式的推导基础(理想气体状态方程和热力学第一定律)。
- 确认题目限定条件为“理想气体”,排除非理想气体的复杂情况。
定压过程与定容过程的热量关系:
- 定容过程(体积不变):气体吸收的热量全部用于增加内能,即 $Q_v = \Delta U = n C_{v,m} \Delta T$。
- 定压过程(压力不变):气体吸收的热量用于增加内能和对外做功,即 $Q_p = \Delta H = n C_{p,m} \Delta T$。
Mayer 公式的推导:
根据热力学第一定律 $\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$,结合理想气体状态方程 $PV = nRT$,可得:
$\Delta (PV) = nR \Delta T$
因此:
$C_{p,m} = C_{v,m} + R$
由于 $R > 0$,故 $C_{p,m} > C_{v,m}$。