题目
一定量的理想气体从某一状态出发, 吸收相同的热量,分别经历等压 、等温和等容过程, 哪个过程温度的变化最大? A 等压过程 B 等容过程 C 等温过程
一定量的理想气体从某一状态出发, 吸收相同的热量,分别经历等压 、等温和等容过程, 哪个过程温度的变化最大?
A 等压过程
B 等容过程
C 等温过程
题目解答
答案
答案:A
等温过程中气体温度肯定不变,所以它最小。
再看,由于等压过程中压力不变,而体积增大,那么气体的内能一定增加了,这在p-V图上可以直接看出来。定量地说,气体的温度会上升为原来的两倍。
绝热过程中气体和外界没有热传递,一切变化由做功实现。气体体积膨胀,所以气体对外做功,温度降低。定量计算发现气体的温度不到原来的一半(0.445)。
所以还是等压过程的改变量最大。
解析
步骤 1:理解理想气体状态方程
理想气体状态方程为 \(PV = nRT\),其中 \(P\) 是压强,\(V\) 是体积,\(n\) 是摩尔数,\(R\) 是理想气体常数,\(T\) 是温度。此方程描述了理想气体的状态。
步骤 2:分析等压过程
在等压过程中,压强 \(P\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,体积 \(V\) 增大,温度 \(T\) 也相应升高。由于压强不变,温度的升高完全由体积的增加引起,因此温度变化较大。
步骤 3:分析等温过程
在等温过程中,温度 \(T\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,体积 \(V\) 增大,压强 \(P\) 减小。由于温度不变,所以温度变化为零。
步骤 4:分析等容过程
在等容过程中,体积 \(V\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,压强 \(P\) 增大,温度 \(T\) 也相应升高。由于体积不变,温度的升高完全由压强的增加引起,因此温度变化较大。
步骤 5:比较温度变化
在等压过程中,气体吸收热量后,温度升高;在等温过程中,气体吸收热量后,温度不变;在等容过程中,气体吸收热量后,温度升高。因此,等压过程和等容过程的温度变化都大于等温过程,但等压过程的温度变化更大,因为等压过程中,气体的内能增加,温度上升为原来的两倍,而等容过程中,气体的温度不到原来的一半(0.445)。
理想气体状态方程为 \(PV = nRT\),其中 \(P\) 是压强,\(V\) 是体积,\(n\) 是摩尔数,\(R\) 是理想气体常数,\(T\) 是温度。此方程描述了理想气体的状态。
步骤 2:分析等压过程
在等压过程中,压强 \(P\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,体积 \(V\) 增大,温度 \(T\) 也相应升高。由于压强不变,温度的升高完全由体积的增加引起,因此温度变化较大。
步骤 3:分析等温过程
在等温过程中,温度 \(T\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,体积 \(V\) 增大,压强 \(P\) 减小。由于温度不变,所以温度变化为零。
步骤 4:分析等容过程
在等容过程中,体积 \(V\) 保持不变。根据理想气体状态方程,当气体吸收热量时,压强 \(P\) 增大,温度 \(T\) 也相应升高。由于体积不变,温度的升高完全由压强的增加引起,因此温度变化较大。
步骤 5:比较温度变化
在等压过程中,气体吸收热量后,温度升高;在等温过程中,气体吸收热量后,温度不变;在等容过程中,气体吸收热量后,温度升高。因此,等压过程和等容过程的温度变化都大于等温过程,但等压过程的温度变化更大,因为等压过程中,气体的内能增加,温度上升为原来的两倍,而等容过程中,气体的温度不到原来的一半(0.445)。