理想气体压强的物理模型 (理想气体状态变化图像)

例题:如图,

气体压强公式图片,气体体积和压强关系公式

一定量的理想气体从状态a(p₀,V₀,T₀)经热力学过程 ab、bc、ca后又回到状态 a。对于 ab、bc、ca 三个过程,下列说法正确的是()

A.ab过程中,气体始终吸热

B.ca 过程中,气体始终放热

C.ca过程中,气体对外界做功

D.bc过程中,气体的温度先降低后升高

E.bc过程中,气体的温度先升高后降低

【解析】

1.状态面积问题

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问题①:温度最高点

由pv=nRT知:理想气体p-v图的状态面积大小表示温度高低,b、c两点的状态面积相等,b、c两点处于同一等温线上。

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b→c过程中,状态面积先增大后减小,所以温度先升高后降低。

温度最高点:p=f(v)=3-v,

pv=nRT,温度最高,求pv的最大值,pv=(3-v)v,当v=3/2时,pv最大,温度最高。

问题②:b→c过程吸热还是放热

b→c整体过程:b、c温度相同,内能相等, △U=0

△U=W+Q=0,b→c过程,体积增大,W<0,Q>0,总的为吸热过程。

b→c过程中是否存在一小段吸热过程呢?

理想单原子气体的内能公式U=3nRT/2=3PV/2。

Q=△U+W

可以利用数学微积分知识判断Q的正负性。

2.过程面积问题

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p-v图像的过程面积表示功W,体积增大,W<0;体积减小,W>0。

例题:一定质量的理想气体处于某一初状态.现在要使气体的温度经过状态变化后回到初状态的温度,下列过程能否实现?

(1)先保持压强不变,而使它的体积减小,接着保持体积不变而减小压强.(提示见图甲)

(2)先保持体积不变而减小压强,接着保持压强不变而使体积膨胀.(提示见图乙)

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图甲不可以实现,图乙可以实现。