學生頭像
  • 請問老師自由膨脹
  • tom同學
  • 發問2016/01/30 04:41
  • 瀏覽266次

已回答

請問自由膨脹可以用在真實氣體嗎?(他不是要封閉的情況嗎?)在真實氣體時可以用Q=W+U嗎?可以跟我說一下自由膨脹的關念是什麼?
老師頭像
  • 回答11:21

自由膨脹就是氣體被送到一個絕熱 外壓為零的密閉空間

但是器壁可以被推開 也可以壓縮,只是物質不與外界進行交換

所以氣體會對外界作PV功 但因為絕熱 所以Q=0

所以體積膨脹,W=-PdV,體積膨脹所以W<0→ U=Q+W→內能U減少

真實氣體當然可以符合熱力學第一定律,熱力學是放諸四海皆準的定律,

因為他是建立在大量實驗的經驗結果

而且熱力學第一定律就是能量守恆

任何物理或化學上的變化都應遵守能量守恆定律

只是需要不同於理想氣體方程式的Equation of State

或是corresponding state table去計算其PV功與內能變化

基本上熱力學的計算都要建立在一個封閉系統

如果計算後發現能量不守恆 那代表你的系統具開放性

應當重新定義一個系統


學生頭像
  • tom同學
  • 發問17:12

再發問

可是自由膨漲和焦耳實驗一定要絕熱嗎?
老師頭像
  • 回答17:28

這兩個是完全沒有相關的實驗

絕熱只是為了簡化計算

事實上沒有絕熱的容器


學生頭像
  • tom同學
  • 發問00:05

再發問

嗯嗯,焦耳一湯木生 效應,
敘述著 氣體自由膨脹時溫度下降的現象!
但是在理論上絕熱的"自由膨脹",
在 Q=CvT+W 的狀態公式下,
因"絕熱",
所以式中之 Q=0 !
因無對外作功,
所以式中之 W=0 !
所以,
導出個"溫度不變"的理論結論!
所以這樣自由膨漲是溫度不變嗎?
老師頭像
  • 回答17:19

Q=W+U 是真實氣體也需要符合的式子,而理想氣體的U只跟T有關,也就是U=U(T),dU=CvdT所以用第一定律推出U不變(dU=0)時可得到溫度不變這個結論,但是真實氣體的內能U比較複雜,dU不等於CvdT,所以dU=0沒辦法導致dT=0,焦耳一湯木生 自由膨脹的實驗發現溫度會改變。


老師頭像
  • 回答18:43


老師頭像
  • 回答20:29

同學,你最近提的問題以高中所學看似很複雜

但是是大考不會考的題目與觀念

可是這些問題等你到了大學,東西學多了,便會顯得十分基礎,

所以我真的建議你先專注在基本觀念以及常見的考題上

比較務實地準備高中課業,我相信這樣對你是比較好的

不知道是你的作息特殊還是睡不著,我發現有幾次你再發問的時間很晚,甚至是凌晨

這樣我覺得不只是身體健康的問題,讀書效率也不會比較好

倘若你真的習慣半夜讀書,那我強烈建議你一定要改掉這樣的習慣

以上兩點建議

 


學生頭像
  • tom同學
  • 發問22:54

再發問

謝謝老師的建議~
我知道我問的物理比較難~因為我對物理有興趣所以有比較深入去讀,有想參加高中物理的相關競賽,我問的問題幾乎都沒有到物奧複試的程度。當然老師也說的對,可是讀書本來不是為了考試而讀啊~也謝謝老師讓我有不一樣的觀點去看物理~
老師頭像
  • 回答18:23

嗯嗯 加油囉

如果對於熱力學有興趣,除了物理系,化工系也是不錯的選擇

如果對於電磁學特別有興趣,一樣除了物理系,電機系也涉略很多

如果對於結構力學等有興趣,土木也可以考慮看看

這三點也都分別對應到你最近問的題目

 


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