Question

一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的p-V圖象如圖所示．已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27℃．則：
（1）該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為多少℃？
（2）該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能的變化量是多大？
（3）該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱，還是放熱？傳遞的熱量是多少？

Answer 1

（1）狀態(tài)A：t_A=300K，P_A=3×10⁵Pa，V_A=1×10^-3m³
狀態(tài)B：t_B=？P_B=1×10⁵Pa，V_B=1×10^-3m³
狀態(tài)C：t_C=？P_C=1×10⁵Pa，V_C=3×10^-3m³
A到B過程等容變化，由等容變化規(guī)律得：

PA

tA

=

PB

tB

，代入數(shù)據(jù)得：
t_B=100K=-173℃
B到C為等壓變化，由等壓變化規(guī)律得：

VB

tB

=

VC

tC

，代入數(shù)據(jù)得：
t_C=300K=27℃
（2）因為狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且氣體的內(nèi)能是所有分子的動能之和，溫度是分子平均動能的標志，
所以在這個過程中：△U=0
（3）由熱力學第一定律得：
△U=Q+W，因為△U=0
故：Q=-W
在整個過程中，氣體在B到C過程對外做功
所以：W=-p△V=-1×10⁵×（3×10^-3-1×10^-3）=-200J
即：Q=200J，是正值，故在這個過程中吸熱．
答：（1）氣體在狀態(tài)B、C時的溫度分別為：-173℃和27℃
（2）該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中內(nèi)能的變化量為：0．
（3）該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中吸熱，傳遞的熱量是200J