关于热力学的一些问题

1. 温度低的物体分子运动的平均速率小? 为什么错?不是 温度是分子平均动能的标志么?(这是解答:温度低,物体分子平均动能小,但不同物质的分子质量不同,所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小;)
2.物体的内能为零时,机械能可以不为零?
为什么错?
机械能不就是 势能和动能么? 机械能为0 内能为0 机械能不是还有势能么?
3.一定质量的理想气体在等温变化时,内能不改变,因而与外界不发生热交换?
这句话 错 错在哪里?
顺便问下 理想气体是不是就是把气体理想化 再用那个方程 pv那个?没有什么其他别的性质吧?!
4.还有一题类似是这样的
电热丝 加热后 A 气体吸热 内能是加大的 不能膨胀 那么要想b传热!(问题1 我知道是最后温度升高的,那怎么从u=Q+W 说呢?还是这个传热不算做功?)2.那么B气体不是要吸热么?会对外做功吧,那么最后他的温度怎么变?吸热的和做功的大小怎么搞?
3.有一问是问b中的压强怎么变?我感觉 b不是要膨胀么?虽然说气体的温度增加了,平均动能增加了,但是体积加大了 。还有压强是靠什么来比较大小,我以为比如平均动能增大,运动速度增大 碰撞的频率不是增大么?但是我们老师讲的时候 说到了什么力的大小!我不大清楚!

求神人帮助!!!
我以前以为 理想气体是 不计势能的
在百科里看到这样 从微观角度来看是指:分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体,称为是理想气体。
有点不懂

1. 温度低的物体分子运动的平均速率小? 为什么错?
温度低意味着平均动能小,这毫无疑问。而题中并未说同种物体(物质),因此分子的质量可能有大有小。例如AB两种物质(不妨假定A的分子质量为B的10倍),而A的温度比B略高,即A分子的平均动能略大(比方说是B的1.1倍),根据平均动能的定义(1/2m*平均速率的平方),容易计算B的平均速率反而更大。

2 .物体的内能为零时,机械能可以不为零? 为什么错?
首先物体的内能不可为零(即便在绝对零度时,虽然中学不学这个,但错的就是错的,不能说中学没学过,实际上是错的东西,就可以认为是对的),绝对零度时仍然存在无规则热运动,因此我们说热运动永不停息(这句话中学是学过的),自然热运动的能量就不可为零。

楼上对本问题的解答前面是正确的,但后面是错误的。假定分子的无规则运动停息了(当然这不可能),那么物体照样可以有机械能,机械运动是物体中所有分子有规则运动(以相同的速度,朝向同一方向运动)的宏观表现,分子的有规则运动不是热运动,所有分子有规则运动的动能总和就是物体的(宏观)动能。而有规则运动引起的分子间势能的改变量总和就是弹性势能(例如宏观上压缩,引起所有分子间距都同等程度地减小,每对分子间斥力势能都增大,所有分子间的斥力势能增大值的总和就是弹性势能)。所有分子与地球间的引力势能的总和就是物体的重力势能。就算无规则热运动可以停息,内能可以为零,分子的有规则运动照样可以存在,动能、弹性势能和重力势能都可以不是零。因此原命题错误在于前一半。

3.一定质量的理想气体在等温变化时,内能不改变,因而与外界不发生热交换?
热交换的前提是系统和外界存在温差,等温过程中貌似系统和外界不存在温差,但存在产生温差的趋势。例如理想气体等温膨胀,气体要对外做功,假定不吸热,气体内能就会下降,温度就会降低(比外界低),从而产生温差而吸热。只有当吸热量与做功量相等时才内保持内能不变,温度不变。

顺便问下 理想气体是不是就是把气体理想化 再用那个方程 pv那个?没有什么其他别的性质吧?!
理想气体就是压强趋近于零的气体,当压强趋于零时,分子平均间距就会很大,以至于分子本身的体积相比气体总体积很小,可以忽略。同时大多数情况下分子相距很远,分子间的引力和斥力也近似为零。不过百度百科上有一点不准确,就是并不能认为分子间没有任何作用力,分子平均间距虽很大,但任意瞬间总有某些分子(占总数的极少部分)仍然可能靠的很近,甚至发生碰撞,这些分子间仍然有力的作用,不过这对通常问题的理解并不构成影响。

理想气体物态方程pV=nRT,描述了气体在一定状态下,各物理量之间的关系。当然不是理想气体的全部性质,不过是最重要的性质之一。理想气体还有一个重要性质就是理想气体的内能仅是温度的函数,与体积或压强都没有关系,意味着理想气体分子间不存在分子间作用势能(否则内能就会与体积有关)。

4 电热丝 加热后 A 气体吸热 内能是加大的 不能膨胀 那么要想b传热!(问题1 我知道是最后温度升高的,那怎么从u=Q+W 说呢?还是这个传热不算做功?)
先要纠正一下楼主的一个严重错误,第一定律表达式中U前面的Δ切不可省掉,U与ΔU的物理意义天壤之别。以A中气体为系统,则系统从电阻丝吸热,同时向B放热,隔板应该是不可移动的吧?那么就不存在功。故内能增量ΔU=Q1-Q2,其中Q1为从电阻丝吸热量,Q2为向B处的放热量(Q2为正值)。

还是这个传热不算做功?
传热就是传热,做功就是做功,二者存在本质的区别,不能混为一谈(尽管它们在可以引起内能变化这一点上效果相同,除此之外无一处相同)。传热任何时候都不能算做功,反之亦然。

那么B气体不是要吸热么?会对外做功吧,那么最后他的温度怎么变?吸热的和做功的大小怎么搞?
A从电阻丝吸热,假定不向B放热,则内能升高,温度上升,一定会超过B的温度,从而引起向B放热。B吸热后假定不做功(不膨胀),则内能会升高,温度升高,体积又不变,则压强会升高,超过外压,从而必然发生膨胀对外做功。

要定量计算AB温度如何变化需要同时考虑AB两个系统的能量守恒,并利用理想气体物态方程,还需要使用理想气体内能增量与温度增量间的关系ΔU=CvΔT。

在没有加热电阻丝时,AB均处于平衡态(初态1),AB的温度相同设为T0,B的压强与外压相同设为p0。加热电阻丝释放Q1的热量后,停止加热,之后AB将会达到新的平衡态(终态2),此时仍有AB温度相等设为TA,B的压强仍与外压相等。

对A系统有ΔUA=Q1-Q2=CvA(TA-T0) (1)
对B有ΔUB=Q2+W=Q2-p0(V2-V1)=Q2-p0V2+p0V1=Q2-nRTA+nRT0=CvB(TA-T0) (2)
两式相加消去Q2,得:Q1=(CvA+CvB+nR)(TA-T0),从而可算出TA-T0。算出后带回(1),即可得Q2。带入(2)可得W=-nR(TA-T0)

有一问是问b中的压强怎么变?我感觉 b不是要膨胀么?虽然说气体的温度增加了,平均动能增加了,但是体积加大了 。还有压强是靠什么来比较大小,我以为比如平均动能增大,运动速度增大 碰撞的频率不是增大么?

这个问题很简单。B的压强不变,初态和终态都是平衡态都必须等于外压。中间状态未必是平衡态,未必有明确的压强(B气体各部分的压强可以不等),只能比较初态和终态。你的推断是不必要的,并且用你的推理方式不可能确切知道压强如何变化。不知楼主是否学过压强的微观表达式p=2/3 nE?如果学过的话,可以看出膨胀后单位体积分子数n降低,平均平动能E升高,但降低和升高的幅度无法判断,因此不可能确切知道压强如何变化。

如有不明欢迎追问。追问

那么B气体不是要吸热么?这一问
我是这样想的 书上说过当两个系统相互接触 会发生热传递 热平衡么 所以 最后A 和 B的温度肯定是相同的 但是B是吸热 是个等压变化 所以会膨胀 对外做功 但是 终究 A和 B
是达到平衡的 所以 吸热 肯定是大于做功的
这样理解可以么?
还有最后一问 我记错了吧 原题目好像是问 B中单位体积的碰撞次数么 还是什么的 算了
对了 最后一个问题 压强是由n 和 E决定的是吧!

追答

所以 吸热 肯定是大于做功的
定性分析可以这样粗略理解,但不够严格,仍然不能证明Q1=Q2=-W,整个AB系统温度不变这一情形完全不可能。这里还是定量分析比较有说服力。

压强是由n 和 E决定的是吧
从微观上说是这样,前文中E指平均平动能,开始以为楼主是中学生,故没有提这个概念。

追问

高中也算中学吧

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第1个回答  2012-04-14
ca 都忘撩了
第2个回答  2012-04-14
1.温度的定义,动能的系综平均,动能包含质量和速度。
2.物体的内能不可能为零,假设原子不运动,势能为零这种状态能达到(实际不可能),机械能也必须为零,机械能是整个原子体系的动能和势能,整个体系运动,里面的原子一定会运动。
3.理想气体状态方程PV=NRT, 温度不变,压强改变,体积改变,势能改变,内能改变,可通过功交换热量。
4,问题1.u=q+w,q就是传热,所以内能U增加了2.B气体吸热膨胀会推动活塞做功,温度线升高再降低。做功的大小=pv,吸热的大小为灯丝产生的热量减掉A气体内能的增加,而A内能的增加为温度的增加。3.b中的压强先增加后减小,压强是单位时间单位体积的原子碰撞,温度升高,压强增加,你讲的是不是原子碰撞力。
第3个回答  2012-04-14
1、温度是物体分子平均动能的宏观表现,即相同的温度对应着相同的平均动能0.5mv^2,但对不同物质分子,分子质量m是不同的,因此即使是相同的温度,分子的平均速度是不一定相同的。自然,温度低的物体分子平均速度也就不一定小了。
2、内能是微观的分子随机运动的动能与分子之间势能之和,而机械能是宏观的,是宏观物体的运动动能与宏观物体之间相互作用势能之和。物体的宏观运动表现为分子整体的统一运动,而这样的运动与分子随机运动是不同的。因此,假如不考虑分子间势能的话,当所有的分子都在朝同一方向一相同的速度运动的话,物体的内能就是零,但该物体的动能却不为零。反过来,机械能为零的物体,它的内能显然是一般不为零的。
3、这句话显然是不对的,如果气体在维持温度不变的过程中又在对外做功,那么它就必然会发生热交换。从公式上来讲,就是内能的增加等于外界对其做的功与它从外界吸收的热量之和,△U=△W+△Q,只要△W+△Q=0,内能就不变,而△Q却不一定为零。
4、在理想状态下,可以认为A、B两气体的温度是相等的,B会对活塞做功,同时从A吸收热量。如果活塞与筒壁之间是光滑的,且质量也是不变的,那么它受到B气体作用给它的力也就是不变的,等于它的重量,自然B气体的压强也就是不变的。从整体上来看,在灯丝加热下,A、B气体的温度都会升高,B会对外做功,功的大小就是W=mg*△h,m是活塞的质量,△h是活塞升高的高度。
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