题目
下列对理想气体节流膨胀过程的描述,正确的是()A. 理想气体的节流膨胀是等熵过程B. 理想气体的节流膨胀是等焓过程C. 理想气体的节流膨胀是等容过程D. 理想气体的节流膨胀是等压过程
下列对理想气体节流膨胀过程的描述,正确的是()
A. 理想气体的节流膨胀是等熵过程
B. 理想气体的节流膨胀是等焓过程
C. 理想气体的节流膨胀是等容过程
D. 理想气体的节流膨胀是等压过程
题目解答
答案
B. 理想气体的节流膨胀是等焓过程
解析
考查要点:本题主要考查理想气体节流膨胀过程的基本性质,特别是对热力学量变化的理解。
解题核心思路:
节流膨胀是气体通过节流阀时发生的不可逆过程,其关键特征是无热交换(Q=0)且无外界做功(W=0)。根据热力学第一定律,内能变化ΔU=0,因此温度保持不变。由于焓H是温度和压力的函数,温度不变且节流过程中焓保持不变,故为等焓过程。
破题关键点:
- 明确节流过程的定义:恒焓过程(H=常数)。
- 区分理想气体与实际气体的差异:理想气体节流过程中温度不变,而实际气体可能变化(焦耳-汤姆逊效应)。
- 排除干扰项:等熵(A)对应可逆绝热过程,等容(C)和等压(D)与节流过程的物理现象矛盾。
节流膨胀的本质:
- 无热交换(Q=0):节流过程快速发生,无时间与外界交换热量。
- 无外界做功(W=0):气体分子通过节流阀时仅发生内部动能与势能的转换。
- 内能不变(ΔU=0):由热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$,得 $\Delta U = 0$。
- 温度不变:理想气体的内能仅由温度决定,故温度不变。
- 焓不变:焓 $H = U + PV$,因温度不变(U不变)且压力变化伴随体积变化相互抵消,故 $H$ 保持不变。
选项分析:
- A. 等熵过程:错误。节流过程是不可逆过程,熵增加(ΔS>0),而等熵过程是可逆绝热过程的特征。
- B. 等焓过程:正确。节流过程满足 $\Delta H = 0$。
- C. 等容过程:错误。节流过程中气体体积通常发生变化。
- D. 等压过程:错误。节流过程后气体压力降低。