[問題] 氣體溫度與熱力學第一定律

[cory8249 (Cory)]

先說，我只是個高中生@@~

就是在教氣體動力論這單元
有提到熱力學第一運動定律

Q = E + W

外界輸入的熱能 = 系統內能增加量 + 系統對外做功


所以說
如果在絕熱的可壓縮之容器內   Q=0
外力壓縮一定量的氣體 等於 系統對外界做負功
則 壓縮的做功W=PV 會轉成 氣體的內能E
所以氣體內能增加，溫度上升??

反之，若容器體積擴大，則氣體降溫



不過之前寫化學題目，其中選項如下:

1.把一理想氣體至於真空中，其溫度(動能)不變
2.理想氣體的內能僅與溫度有關

請問這兩句話是否正確??  (根據答案都是正確的)
如何解釋??


我的想法:
1.因為氣體對外沒辦法做功，所以內能保持不變??
  但是真空中的壓力=0...Ek=3/2 kT = 3/2 PV/n = 0
  這樣溫度不就等於0了 !!??

2.雖然說 Ek = 3/2 kT
  但是如果有一氣體，分別是 1atm 10V 與 10atm 1V 狀態
  PV=nRT , 定量氣體，PV乘積也固定，所以溫度T就相等
  所以說這兩個狀況的氣體能量相同??
  可是 10 atm 的不是比較傾向於對外做功嗎??   (若外界壓力=1atm)
  對外做功之後達到平衡 ， P=1 atm   ,  V=10V
  既然有能力對外做功，不就是代表原本的內能比較大嗎??
  還是說這個過程會吸熱!?



以上
懇請高手解答
感激不盡

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 111.255.234.253
推 Ertkkpoo:真空中，氣體體積要增大時，得對外作功，但是因為周圍沒
→ Ertkkpoo:有空氣，所以就好像沒有阻力一樣，所以膨脹不用對外作功
推 YJM1106:2.你10atm對外做功後 溫度一定會掉～
→ driftseed:1.當P→0時，V會→∞
→ driftseed:所以P*V不見得=0
推 YJM1106:其實可以GOOGLE 焦耳湯木生實驗 自由膨脹 等關鍵詞
→ YJM1106:不過一般高中生大概只能定性的去瞭解 定量計算可能不太行
感謝解答


不過我又好奇
為什麼做功會造成氣體內能改變??

容器壁向內推擠
這樣的動作會使得氣體分子運動加速嗎??

容器壁向外擴張
氣體分子就會因為這樣子減速嗎??

有點難想像~
※ 編輯: cory8249        來自: 111.255.24.114       (10/02 20:24)
推 kusoayan:我覺得這可以往氣體動力論的推導過程想一下
→ kusoayan:我記得分子速度一開始是未知用假定的吧? 然後再推導出來
推 Qmmmmnn:如果你真的想完全弄懂，甚至是證明 U = Q + W
→ Qmmmmnn:可以參考化工熱力學的書，裡面有完整且詳細的推導證明^^
→ Qmmmmnn:ΔU = Q + W(外界對系統做功)
推 Qmmmmnn:2.如果要讓它維持等溫，那麼勢必要從外界吸收能量
→ Qmmmmnn:所以你畫pv圖時，如果他不從外界吸收能量，就會從T=To
→ Qmmmmnn:的曲線，移動到T=T'了，其中3nRΔT/2 = 0 + (-∫pdV)
→ Qmmmmnn:詳細的理解，搭配上亂度，那麼會更有感覺@~@
→ sneak: 其實可以GOOGLE  https://noxiv.com
→ sneak: 1.當P→0時，V會→ https://daxiv.com
→ sneak: 其實可以GOOGLE  https://daxiv.com
→ sneak: 所以P*V不見得=0 http://yofuk.com
→ muxiv: 所以你畫pv圖時，如果 http://yofuk.com