题目
一定质量理想气体经历绝热膨胀,其温度会()A. 升高B. 降低C. 不变D. 无法确定
一定质量理想气体经历绝热膨胀,其温度会()
A. 升高
B. 降低
C. 不变
D. 无法确定
题目解答
答案
B. 降低
解析
考查要点:本题主要考查理想气体绝热过程中的温度变化规律,需要结合热力学第一定律和绝热过程的特点进行分析。
解题核心思路:
- 绝热过程的定义是气体与外界无热量交换($Q=0$),因此气体的内能变化仅由做功决定。
- 根据热力学第一定律 $\Delta U = Q + W$,当气体膨胀对外做功($W<0$)时,内能必然减少。
- 理想气体的内能仅由温度决定,因此内能减少意味着温度降低。
破题关键点:
- 明确绝热过程无热量交换,膨胀对外做功导致内能减少。
- 理解理想气体温度与内能的直接关系。
绝热膨胀过程分析:
-
热力学第一定律:
在绝热过程中,$Q=0$,因此 $\Delta U = W$。
当气体膨胀时,气体对外做功($W<0$),导致内能 $\Delta U < 0$。 -
内能与温度的关系:
对于理想气体,内能 $U$ 仅与温度 $T$ 有关,且满足 $U = nC_V T$($C_V$ 为定容比热容)。
内能减少直接导致温度 $T$ 下降。 -
绝热过程方程:
绝热过程中满足 $PV^\gamma = \text{常数}$($\gamma = C_P/C_V$)。
当体积 $V$ 增大时,压强 $P$ 会下降得更快。根据理想气体状态方程 $T = \frac{PV}{nR}$,若 $P$ 的下降幅度超过 $V$ 的增加幅度,则温度 $T$ 必然降低。