题目
8.填空题比热容比y=(i+2)/i,其中物理量i指的是:_ _。
8.填空题
比热容比y=(i+2)/i,其中物理量i指的是:_ _。
题目解答
答案
气体分子的自由度数
解析
本题考查理想气体比热容比γ的表达式与分子自由度的关系。关键在于理解比热容比γ的定义及自由度i的物理意义。
核心思路:
- 比热容比γ = 定压比热容Cp / 定容比热容Cv;
- 理想气体的Cv与自由度i相关,公式为Cv = (i/2)R;
- 通过Cp = Cv + R推导γ的表达式,最终确定i的物理含义。
比热容比γ的推导
- 定容比热容Cv:理想气体在定容过程中,吸收的热量全部用于增加内能。根据能量均分定理,每个自由度对应能量为(1/2)kT,总内能为U = (i/2)nRT,因此:
$C_v = \frac{\Delta U}{\Delta T} = \frac{i}{2}R$ - 定压比热容Cp:定压过程需额外做功,故Cp = Cv + R,即:
$C_p = \frac{i}{2}R + R = \left( \frac{i}{2} + 1 \right) R$ - 比热容比γ:
$\gamma = \frac{C_p}{C_v} = \frac{\frac{i}{2} + 1}{\frac{i}{2}} = \frac{i + 2}{i}$
关键结论
通过推导可知,i表示气体分子的自由度数,包括平移动度、转动自由度和振动自由度。