作者evanesce ()
看板NTUphy97
標題裝認真一下好了
時間Fri Dec 5 18:32:58 2008
關於今天的大招物理啊...
想跟大家討論一下
有興趣(?)的同學可以看看
想看結論的同學可以直接按end
誤入者...請按 X + 3 囧
教授的問題是：
「在定體積過程中，
氣體並未做功，
那麼為什麼 △E = (3/2)nR△T = (3/2)V△P
可是 △H = (5/2)nR△T = (5/2)V△P ?」
簡單地說就是多了一倍的V△P跑到哪裡去了呢？
為了簡化問題，
我們採用一個密閉式系統，
會比開放式系統好討論。
我們的系統定義為，在一個密閉的容器之中，存在一定量的理想氣體。
假設我們持續對此氣體加熱，
使其動能增加，
則因為氣體是理想的單原子氣體，
所以其動能的增加量就是 (3/2)V△P。
然而因為其壓力增加，
容器內壁會受到擠壓，
我們不把容器視為剛體，而是有彈力常數的物質。
容器壁受到擠壓，因而有較大的形變(當然還是看不出來的)，
(體積的變化很小視為不變)
而提供較大的壓力使氣體的體積維持不變。
這時候這一倍的 V△P 就以彈力位能的方式，儲存在容器壁當中。
而彈力位能的來源是電力位能，因為容器壁的分子們受到擠壓，
而彼此以電力互相推擠，提供較大的向內壓力。
因此，
如果我們說，
△E = (3/2)nR△T = (3/2)V△P
我們的意思是指，氣體本身獲得 (3/2)V△P 的內能(動能)
而當我們說，
△H = (5/2)nR△T = (5/2)V△P
我們的意思是指，氣體及容器壁獲得 (5/2)V△P 的內能(動能+位能)
在化學的反應當中，
參與反應的都是「整個系統」而不是「物質本身」，
這也就是為什麼當我們在計算反應熱的時候，
都是計算 △H ，從未用 △E來算過。
強者我同學的意見：(我絕對沒有說他是陳鳴翰唷^_<)
文字敘述也許是對的...
可是功能原理裡 功是 F△s 沒有位移難以說明是位能的樣子...
熱力學上說的是
在等壓過程中 系統吸收的熱量就等於是焓的變化量
相變時較常使用 相變過程多是等壓過程
我們多半會建議從 焓是一個狀態函數
所以焓的變化量寫成 △H = △E + P△V + V△P
然後 因為理想氣體除了動能 沒有位能
能量要丟給容器是必然的
只是位能為什麼可以寫成V△P還是很玄的...
所以鄉親啊 結論出來了
那多了一倍的V△P也許是位能 (謎之音：應該不是什麼奇怪的熱)
至於是什麼位能以及為什麼是位能則不明>"< (姑且稱之為靈異現象)
或許專業的五樓會給我們解答~
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※ 編輯: evanesce 來自: 118.168.84.246 (12/05 18:35)
1F：推 askkt2371:推一個 認真的看完了 不過解釋熱能的那邊還是不太懂... 12/05 19:14
2F：推 Ray831:好像有懂一點 謝謝丁丁:D 12/05 19:37
3F：推 ichihei:雖然還是沒有全懂(靈異現象XD)，還是要推一個=) 12/05 19:42
4F：推 sineric:為了紀念偉大的大釗Pf 不如......叫"大釗位能"好了 12/05 20:30
5F：→ sineric:繼重力位能/電力位能/彈性位能後...物理界另一重大發現XD 12/05 20:31
6F：推 daphinegirl:好像有點懂了~大感謝=) 12/05 21:24
7F：推 zaqian:似乎懂多了～ 感謝丁丁同學～~～～～～～～ 12/05 22:51
8F：推 Mosin:焓的變化量△H = △E + △(PV) 我比較喜歡這個XD 12/05 22:56
9F：推 Mosin:功是 F△s 沒有位移難以說明是位能的話，假設位移極小如何? 12/05 23:03
10F：→ evanesce:樓上...就是要給出式子的物理意義啊~ 12/06 01:24
11F：→ evanesce:嚴格說起來定體積過程絕對沒有△s 只是一種的想像方式~ 12/06 01:25
12F：推 theonedelete:感謝感謝！！ 12/06 11:43
13F：→ Mosin:嗯，我是想像容器的分子所做的△s 12/06 14:02
14F：→ Mosin:感覺有點像在吹吹不大的汽球@@ 12/06 14:03
15F：推 askkt2371:想法跟樓上一樣 12/06 22:19