Question

理想气体向真空绝热自由膨胀的熵变

理想气体向真空中的绝热自由膨胀时不吸热不做功的,所以说dQ=0但是为什么他的熵变不是为零?课本上的公式是nRln(p1\p2)但是它这样的公式是从自由膨胀做功推倒过来的，但理想气体向真空膨胀的不做功的，所以这样的公式是不是可行？

Answer 1

理想气体自由膨胀过程熵变的计算 

理想气体真空自由膨胀是不可逆过程，如何计算这一过程的熵变呢?理想气体向真空自由膨胀，由于初、终两态温度不变(设为T)，只是体积由V1增大到V2，所以可用理想气体等温膨胀的可逆过程来连接初、终两态。对于理想气体等温膨胀这一可逆过程dU=0。所以dQ=dU+PdV=PdV于是： 

上式就是理想气体向真空自由膨胀，初末两态的熵变。因为V2>V1。，所以S2-S1>0，这说明：在不可逆绝热过程中熵增加。 

总的来说，理想气体绝热自由膨胀过程是个典型的例子。如果在热力学的教学中能够恰当地，充分地应用它，既可以给学生以启示，又可以化难为易，变抽象为具体，活跃课堂气氛，改进课堂教学，提高教学质量。