在绝热的条件下,非理想气体对外膨胀,气体内能怎么变化?
解法一:根据热力学第一定律,对外膨胀,相当于对外做功,相当于外界对该气体做负功,因为没有热交换,所以内能减少。
解法二:对外膨胀,分子间距离增大,分子势能增大,因为温度不变,所以分子的平均动能不变,所以内能增大。
试问:解法一和解法二哪个正确,为什么,求详细解答!
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解法二错:第一:绝热 不是温度不变,而是不吸热也不放热,无热交换。第二:分子间距离增大,分子势能不一定增大,要看分子间的力是引力还是斥力。故 此路不通。追问
对于气体而言,分子间距越大,分子势能就是增大,因为气体的分子间距大于10R0
追答势能增大,没错。但是平均动能你怎么判断,温度是要变化的,降低的,增加了势能,减少了动能,你有方法判断谁大谁小么?
追问内能究竟是什么?比如说一个小球受重力做正功下落,如何体现其内能增大
追答内能是 物体内所有分子的分子势能与分子动能的总和。是个微观的概念。
机械能是宏观状态具有的能。
物体只受重力下落,内能是不变的。如果有空气阻力,摩擦生热能能是要增加的。
可是不是说外界对物体做正功物体内能增大吗?外界对小球做正功,小球内能应该增大啊
追答好好看看书吧,你概念一塌糊涂。
分子间距离增大,分子势能增大,
没道理
距离和势能没一定的关系
温度不变,所以分子的平均动能不变 对
但: 这题温度会变
解法二不正确,不正确的原因是,分子间距增大,分子势能是变小的,而不是变大追问
对于非理想气体而言,分子间距在10r0以上,分子间距增大,分子势能就是增大的
追答我没有说清楚
有一个平衡间距,r0 分子间距在这个距离时,分子间的势能是最小的,
比这个间距小或者比这个间距大时,分子的势能都会变大
但是 在不受其他外力作用下,物体只能自发的从高势能向低势能转化,而不是从低势能向高势能转化
所以,非理想气体对外膨胀,间距变大,势能是变小的,
可是分子势能只与分子间距有关
追答势能与 间距 和总分子数都有关系
追问可是我这个问题中总分子数是不变的啊
追答在本题中,总分子数不变,分子势能只与分子间距有关,这是正确的
但是能向外膨胀做功,说明,开始时的分子间距是小于r0的
分子间距变大,势能变小了
简单点说,气体对外做功,内能减少!
分子势能是变大了,所以动能变小,动能的变化量要大于势能的变化量!追问
对我的解法一解法二详细分析一下哪个对好吗
追答解法一是正确的!你解法一是从总体上看到了量的变化,得出宏观的结论!但是你从微观上解决时,混淆了概念,混淆了基本理论!所以……
坚持你自己认为的:分子间距离增大,分子势能增大!这是在超过平衡位置之后!在平衡位置之前到平衡位置这段距离里,相反!
气体分子间距都是超过平衡位置十倍以上
追答确切的说:分子间的距离与平衡距离的差越大,分子势能就越大!
追问请问为什么温度降低
追答对外做功,内能减少,势能增加,所以动能减少,温度是平均动能的宏观表现,所以温度降低!
请问为什么温度降低
追答气体能量变化与做功和热传递有关,既然系统是绝热系统,那么传递的热量为零,而又因为膨胀对外做功,所以系统能量下降,内能减少,所以温度就降低了。(其实这个问题还涉及到气体自由度相关的概念与问题,在这里不多赘述了)