作者cory8249 (Cory)
看板Physics
標題[問題] 氣體溫度與熱力學第一定律
時間Fri Oct 1 23:53:10 2010
先說，我只是個高中生@@~
就是在教氣體動力論這單元
有提到熱力學第一運動定律
Q = E + W
外界輸入的熱能 = 系統內能增加量 + 系統對外做功
所以說
如果在絕熱的可壓縮之容器內 Q=0
外力壓縮一定量的氣體 等於 系統對外界做負功
則 壓縮的做功W=PV 會轉成 氣體的內能E
所以氣體內能增加，溫度上升??
反之，若容器體積擴大，則氣體降溫
不過之前寫化學題目，其中選項如下:
1.把一理想氣體至於真空中，其溫度(動能)不變
2.理想氣體的內能僅與溫度有關
請問這兩句話是否正確?? (根據答案都是正確的)
如何解釋??
我的想法:
1.因為氣體對外沒辦法做功，所以內能保持不變??
但是真空中的壓力=0...Ek=3/2 kT = 3/2 PV/n = 0
這樣溫度不就等於0了 !!??
2.雖然說 Ek = 3/2 kT
但是如果有一氣體，分別是 1atm 10V 與 10atm 1V 狀態
PV=nRT , 定量氣體，PV乘積也固定，所以溫度T就相等
所以說這兩個狀況的氣體能量相同??
可是 10 atm 的不是比較傾向於對外做功嗎?? (若外界壓力=1atm)
對外做功之後達到平衡 ， P=1 atm , V=10V
既然有能力對外做功，不就是代表原本的內能比較大嗎??
還是說這個過程會吸熱!?
以上
懇請高手解答
感激不盡
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.255.234.253
1F：推 Ertkkpoo:真空中，氣體體積要增大時，得對外作功，但是因為周圍沒 10/02 00:04
2F：→ Ertkkpoo:有空氣，所以就好像沒有阻力一樣，所以膨脹不用對外作功 10/02 00:04
3F：推 YJM1106:2.你10atm對外做功後 溫度一定會掉～ 10/02 00:15
4F：→ driftseed:1.當P→0時，V會→∞ 10/02 00:25
5F：→ driftseed:所以P*V不見得=0 10/02 00:26
6F：推 YJM1106:其實可以GOOGLE 焦耳湯木生實驗 自由膨脹 等關鍵詞 10/02 00:34
7F：→ YJM1106:不過一般高中生大概只能定性的去瞭解 定量計算可能不太行 10/02 00:36
感謝解答
不過我又好奇
為什麼做功會造成氣體內能改變??
容器壁向內推擠
這樣的動作會使得氣體分子運動加速嗎??
容器壁向外擴張
氣體分子就會因為這樣子減速嗎??
有點難想像~
※ 編輯: cory8249 來自: 111.255.24.114 (10/02 20:24)
8F：推 kusoayan:我覺得這可以往氣體動力論的推導過程想一下 10/02 21:46
9F：→ kusoayan:我記得分子速度一開始是未知用假定的吧? 然後再推導出來 10/02 21:47
10F：推 Qmmmmnn:如果你真的想完全弄懂，甚至是證明 U = Q + W 10/03 01:17
11F：→ Qmmmmnn:可以參考化工熱力學的書，裡面有完整且詳細的推導證明^^ 10/03 01:17
12F：→ Qmmmmnn:ΔU = Q + W(外界對系統做功) 10/03 01:18
13F：推 Qmmmmnn:2.如果要讓它維持等溫，那麼勢必要從外界吸收能量 10/03 01:23
14F：→ Qmmmmnn:所以你畫pv圖時，如果他不從外界吸收能量，就會從T=To 10/03 01:23
15F：→ Qmmmmnn:的曲線，移動到T=T'了，其中3nRΔT/2 = 0 + (-∫pdV) 10/03 01:24
16F：→ Qmmmmnn:詳細的理解，搭配上亂度，那麼會更有感覺@~@ 10/03 01:25