气体的内能、焦耳-汤姆逊系数与理想气体

本文拟就满足焦耳定律的气体与焦耳-汤姆逊系数μ=0的气体的性质以及理想气体的定义作一些讨论.一、焦耳定律与物态方程 焦耳通过实验研究了气体的内能,得到了气体的内能U仅是温度的函数而与体积无关的结论,即 U=U(T)(l)这就是焦耳定律.式中T是用理想气体绝对温标量度的温度.精确的实验表明,一切实陈的气体,并不严格遵守焦耳定律,只有非常稀薄的气体才较好地服从式(1).假设绝对热力学温标量度的温度θ与T相等,即 T=　(2)则由热力学第一定律和第二定律得到的能方程[1]可以证明。凡满足理想气体物态方程 PV=RT(4)的气体,一定满足焦耳定律…     

大学物理热学教学的几点释疑

文章针对大学物理热学教学,选取了最概然速率与最概然动能的关系、卡诺循环效率的非近似证明、范氏气体的内能与热容量等3个典型问题进行拓展性延伸讨论与重点释疑。结果表明:最概然速率vp所对应的动能εv(p)不等于最概然动能εp的根本原因在于二者所对应的统计间隔不同;只用热力学第一定律和理想气体状态方程推导出卡诺循环的效率,能有效解决精确结果被近似化的尴尬;范氏气体的定压摩尔热容量不遵从迈耶公式,也不再是一个常数,而是与温度和体积呈现相对复杂的非线性关系。本文对突破热学教学难点,进一步理解热现象的物理本质有很好的开启作用。     

昂尼斯气体绝热过程方程推导及验证

利用热力学第一定律及能态方程推导得到昂尼斯气体绝热过程方程,利用所得方程对理想气体和范氏气体绝热过程方程形式进行了讨论,最后讨论了昂尼斯气体卡诺循环效率.     

求解热循环过程效率的一种一般方法

在普通物理热学课中,经常碰到求热循环过程的效率问题.热效率 ,要求出η,必须解算循环过程对外做的总功 A和从外界吸收的全部热量 Q[1].本文对于理想气体,从状态方程和热力学第一定律出发,给出求吸收的热量Q的一种一般方法。 设有n摩尔理想气体经过某种热循环,过程方程P=P(V)已经给出. 据热力学第一定律dQ=dU dA 其中,dQ为吸热,CV为定容摩尔比热,dT和dV分别代表温度和体积的微分. 由理想气体状态方程p·V=n·R·T(2)得 (3) 式(3)代入(1)式得 对于理想气体,CP=CV R CP表示定压摩尔比热. (4) 下面分两种情况讨论 i)当dV>0时,欲使d…     

热力学第一定律能证明能量守恒吗?

不是发对能量守恒,是说教科书上的热力学第一定律中缺少一项位能△P,不能证明能量守恒,我是补充上位能△P,来证明能量守恒. 学习物理,对《物理学》课本中的热力学第一定律有一个认识. 教科书上的热力学第一定律的数学表达式是:Q=△U+W(1) 文字表述为:物质系统从外界吸收的热量等于物理系统的内能增量与物质系统对外做的功之和.     

关于理想气体卡诺循环的一点讨论

本文针对《大学物理》１９８８年第８期所刊“关于理想气体卡诺循环的一点注记”一文所提出的问题展开讨论，利用理想气体绝热过程的微分方程以及理想气体熵的表达式，同样完成了理想气体卡诺循环效率的证明．结果表明，这两种证明方法均可避免出现上文所提出的问题     

论范氏气体方程和理想气体状态方程的关系

一般认为范氏气体方程在大体积极限下和理想气体状态方程一样.不过理想气体还要求满足焦耳定律等,也就是内能对体积的偏导数为零.由于内能对体积的偏导数可以化为物态方程的一阶导数,是否能在状态方程一阶导数这一层次上也要求范氏方程的大体积极限和理想气体一致就值得探讨.结果表明:如果在一阶导数层次上比较,范氏气体方程在大体积极限下不能再回复到理想气体.推广范氏方程让范氏系数依赖于温度,可以得到实际气体在大体积极限下的一个渐近形式.     

理想气体p-V图上直线过程的温度与热量变化的分析

利用热力学第一定律对理想气体p-V图上的四种直线过程进行了分析,讨论了直线过程中温度与能量的变化情况.     

理想气体的定义和它与热力学第二定律的关系

本文証明,定义理想气体必須用两个相互独立的方程。除PV=nRT外,若不用((?)E/(?)V)_T=0,便要用T=0。論証表明,仅根据PV=nRT,由第二定律仍不能得到((?)E/(?)V)_T=0,以下将根据第二定律的喀喇氏公式和卡諾循环来証明这一点。在大多数热力学教科书中,第一定律提出以后跟着就討論一些例子,而理想气体則是这种恰当的例子,它的定义通常由PV=nRT,(1) ((?)E/(?)V)_T=0 (2)給出,式中P为压強,V为容积,n为克分子数,R为气体常数,E为能量,而T为用理想气体温标测量的温度。提到这个定义时,往往有人认为第二个式子可以省略掉,因为他們誤认为,当由第二定律导出某些方程后,此式便能由第一     

理想气体吸热和放热的讨论

根据热力学第一定律和理想气体状态方程推导了理想气体的热容量公式,并对理想气体在p-V图上的直线过程和循环过程的温度变化及吸热和放热进行了讨论.     

从一道热学习题谈起

从一道热学习题谈起沈溥（北京纺织工业学校１０００２５）中专物理陕西第２版教材热力学第一定律中有一习题（Ｐ２９２．６）：一定量的理想气体，在３ａｔｍ下压缩，其体积由１０Ｌ压缩到５Ｌ，在此过程中系统的内能增加了１２０Ｃａｌ，问该过程中系统和外界交换了多少...     

竖直周期外驱力下的颗粒碰撞自组织研究

对竖直方向振动诱导的颗粒碰撞进行了理论和实验的探究.按照近似原则选取恰当参量,在准理想气体近似下对颗粒系统做极限假设,用热力学方法分析系统得出系统状态量服从的微分方程,针对该方程不可解析求解问题,提出了有效的修正方法并做级数修正.基于热力学输运和逐级展开研究受竖直驱动的颗粒系统的碰撞,展示了对颗粒系统的的研究思路,对文献中没有指明的恒温近似做进一步处理,给出温度分布方程和一阶修正,证明该近似在实验条件下成.     

变比热容介质中的非傅立叶瞬态导热

基于导热过程中(火积)的概念,建立了(火积)平衡方程.结果表明:当导热介质的比热容为常数时,(火积)平衡方程和能量守恒方程联立可以得到傅立叶导热定律;当导热介质的比热容随温度变化时,在瞬态导热情况下傅立叶定律失效,表现出明显的非傅立叶效应.用数值模拟定量地研究了非傅立叶效应对于变比热容介质瞬态导热过程的影响.     

Kerr-Newman黑洞的熵修正

基于Majhi等人最近的工作,利用狄拉克方程,在半经典近似外讨论了Kerr-Newman黑洞的熵修正.在单位制G=c=kB=1下,由于普朗克常数与普朗克长度,普朗克质量和普朗克电荷的平方成正比,作用量的量子修正项与半经典项的比例常数被选为(Mrh-Q2/2)-1.结合视界方程的微分形式和黑洞热力学第一定律,本文得到了荷电稳态黑洞的修正熵并发现修正项同样包括Bekenstein-Hawking熵的对数项和倒数项.     

非奇异宇宙的理想气体自相似模型

通过引力作用下理想气体运动连续性方程的无量纲化,根据量纲理论Π定理,以尺度因子R(t)为物理量统一度量基准,发现了引力作用下理想气体宇宙模型的自相似性和一系列R(t)的解析解.基于R(t),可建立对应的、具有非欧氏几何特性的均匀膨胀时空坐标系S(t,ξ,θ,φ),并获得一个密度ρ为常数、速度u为零、压强p不为零的理想气体宇宙解.在这个解的形式中,光子红移量z所表现的是光子传播距离r,当红移量z较小时两者成正比(即哈勃定律).由均匀膨胀坐标系还可推导出Robertson-Walker度规(k= 关键词： 宇宙 自相似 哈勃定律     

P-V图的妙用

热力学第一定律是包括热量在内的能量守恒和转化定律。它指出:外界传递给系统的热量Q,一部分使系统的内能E增加,一部分用于系统对外做功A.其公式为 Q=△E A(其中 △E=E末-E初)符号规定:系统吸热,Q为正,放热为负,系统内能增加,△E为正,减少为负;系统对外做功,A为正,外界对系统做功,A为负.[1] 热力学第一定律是热力学的基本定律之一,应用十分广泛.但在应用该定律公式时,不少学生往往对热量、功以及内能变化三个量的符号混淆不清,运算经常发生错误.怎样才能使学生克服符号的差错呢?我觉得,只要在5!导学生掌握热力学第一定律的物理实质的…     

焦耳效应与焦汤效应的关系

关于焦耳效应与焦汤效应的关系,有的教科书中有如下的分析[1] 把焦汤系数aJT写成两项之和:aJT=第一项表示实际气体与焦耳定律偏离引起的贡献,第二项表示实际气体与玻意耳定律偏离引起的贡献.对焦耳定律的偏离使实际气体在节流膨胀后变冷;对玻意耳定律的偏离则既能致冷也能致温. 实际气体对玻意耳定律和焦耳定律的偏离井不独立,因此不宜把(1)式右方第一项看作焦耳效应在焦汤效应中的贡献. 焦耳实验研究气体绝热自由膨胀时的温度效应,焦汤实验研究气体绝热节流膨胀时的温度效应.两种过程的差别是前者气体的内能不变,后者气体的内能有变化.所…     

理想气体直线过程吸热与放热过渡态的轨迹

热力学第一定律应用于理想气体所进行的直线过程中, 除个别情况外, 吸热与放热之间必有一过渡态． 本文介绍了过渡态的轨迹方程及其应用．     

关于气体化学反应平衡恒量

在热力学参考书有关理想气体化学反应平衡的章节[1]中,研究气体的化学反应,以理想气体的理论为第一级近似. 考虑一个化学反应,用式表示它式中Ai为组元,vi为该组元在化学反应中所改变的摩尔数.当达到平衡时,必有μi为混合理想气体中各组元的化学势,应用理想气体理论, 为温度的函数,Pi为分压,可得其中 (3)式是质量作用律的一种表达形式,kp,称为定压平衡恒量. 质量作用律的又一种表示形式是其中xi是克分子分数,k称为平衡恒量. 质量作用律是反映气体化学反应达到平衡时,各个组元之间的数量关系.在一般的热力学参考书中,对反应式(1)只规定反应物…     

每期一题(工科大学物理试题选登)

一定量的理想气体,经历一个准静态过程由A态变到B态,在PV图上该过程曲线为曲线AB.曲线AB与绝热过程曲线CD相交于E点,如图.试证明:该准静态过程为吸热过程.(解答见第10页)每期一题本期解答 证:过A点作一绝热过程曲线尸G‘,如图所示.由热力学第二定律可知,曲线尸G与CD不可能相交.因此,曲线FG一定在cD的下方,过B点作一等容线,它与绝热线FG相交于H.根据热力学第一定律,对于4B过程,气体吸的热钱,,、内能改变E。一E月与对外作的功W,。之间有 Q,*~百。一E月+w月。①而对于AH过程,口,H~O,则有 E。一E:+w,二~0②①一②得 Q月。一E刀一…