题目
【单选题】理想气体向真空膨胀,当一部分气体进入真空容器后,余下的气体继续膨胀所做的体积功:A. W 〉 0 ;B. W = 0 ;C. W 〈 0 ;D. 无法计算
【单选题】理想气体向真空膨胀,当一部分气体进入真空容器后,余下的气体继续膨胀所做的体积功:
A. W 〉 0 ;
B. W = 0 ;
C. W 〈 0 ;
D. 无法计算
题目解答
答案
B. W = 0 ;
解析
考查要点:本题主要考查理想气体向真空膨胀过程中体积功的计算,需理解体积功的定义及外部压力对功的影响。
解题核心思路:
体积功公式为 $W = -P_{\text{ext}} \Delta V$,其中 $P_{\text{ext}}$ 是外部压力。在真空环境中,外部压力 $P_{\text{ext}} = 0$,因此无论气体如何膨胀,体积功均为 $0$。
破题关键点:
- 明确真空环境中外部压力为零;
- 理解理想气体膨胀时,若无外力作用(如活塞移动),则无需克服外压做功。
理想气体向真空膨胀时,气体分子扩散进入无压力的真空区域。由于外部压力 $P_{\text{ext}} = 0$,根据体积功公式:
$W = -P_{\text{ext}} \Delta V = -0 \cdot \Delta V = 0$
无论气体是否分阶段膨胀(如部分气体先进入真空,剩余气体继续膨胀),每一步的外部压力始终为零,因此余下气体膨胀时的体积功仍为 $0$。
关键结论:
- 真空膨胀时,系统与外界无压力差,无需做功;
- 理想气体分子间无相互作用,内部过程不产生额外功。