单原子分子,双原子分子
由于对理想气体U和H均只是温度的函数,所以
2.19 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板,隔板的两侧分别为2 mol,0 ?C的单原子理想气体A及5 mol,100 ?C的双原子理想气体B,两气体的压力均为100 kPa。活塞外的压力维持在100 kPa不变。今将容器内的隔板撤去,使两种气体混合达到平衡态。求末态的温度T及过程的 解:过程图示如下
。
假定将绝热隔板换为导热隔板,达热平衡后,再移去隔板使其混合,则
由于外压恒定,求功是方便的
由于汽缸为绝热,因此
2.20 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol,0 ?C的单原子理想气体A,压力与恒定的环境压力相等;隔板的另一侧为6 mol,100 ?C的双原子理想气体B,其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板,求系统达平衡时的T及过程的 解:过程图示如下
。
显然,在过程中A为恒压,而B为恒容,因此
同上题,先求功
同样,由于汽缸绝热,根据热力学第一定律
2.23 5 mol双原子气体从始态300 K,200 kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa,在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整个过程的
。
解:过程图示如下
及
要确定
,只需对第二步应用绝热状态方程
,对双原子气体
因此
由于理想气体的U和H只是温度的函数,
整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。而第一步为恒温可逆
2.24 求证在理想气体p-V 图上任一点处,绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝对值。
证明:根据理想气体绝热方程,
得,因此