高中化学/物理化学/热力学1/进阶问题
以下两种过程哪一个的 PV 图更陡峭:绝热过程还是等温过程?
如果我们讨论的是图表的性质,我们也需要考虑它的数学性质。因此,绝热过程在 PV 图上表示为 PVy = 常数,而等温过程表示为 PV = 常数。
请注意,等温过程的图形在 PV 图上是一个矩形双曲线,而绝热过程的图形类似于双曲线。
现在,问题是,哪种过程在 PV 曲线上下降得更多?想象一下正在问什么。逐字地理解问题。如果我们讨论的是膨胀,哪种过程在体积增加相同的量时,压力下降的幅度更大?答案可以通过简单地查看方程式得到。
假设体积增加了某个倍数,比如 m 倍。在绝热过程中,压力必须下降 my 倍才能保持左侧不变。做一下等温过程的数学计算,体积增加 m 倍,压力下降相同的倍数。这意味着,对于相同的体积,压力在绝热过程中下降的幅度大于等温过程。请注意,这与右侧常数的值无关。
试着理解所述内容,并在笔记本上画一个相应的图形。
请记住,只有当 y>1 时,my 才大于 m。这总是正确的,因为任何气体的绝热指数都大于 1。但是,假设我们处理的是 PV1/2 = 常数 这样的过程,它的图形将比等温过程的图形更平缓。
你困惑了吗?请不要困惑。阅读下面的注释,只有在你确信你理解了所述内容的本质之后再继续。
这并非罕见的逻辑,在科学入门课程中,你应该培养处理它们的常识。上面解释的整个逻辑只是一句话,即左侧会趋于上升得更多?
现在假设,如果给你两个理想气体(一个单原子气体,另一个双原子气体)的绝热曲线,它们从相同的状态开始,并记录相同的体积增加。你怎么判断哪个图形属于哪个气体?换句话说,哪个气体最终的压力会更低,哪个气体最终的压力会更高,为什么?
答案当然是单原子气体最终的压力会更低。但是,你需要使用上面讨论的相同逻辑来 убедиться в этом самостоятельно。
提示:单原子气体的伽马值大于双原子气体。