Question

理想气体等温下膨胀有几种方式?哪种膨胀方式对外做的体积功最多?

Answer 1

理想气体等温下膨胀有4种方式，绝热膨胀方式对外做的体积功最多。
一、等温膨胀：
所谓等温膨胀就是指一定质量的理想气体在温度不变的条件下缓慢进行的膨胀过程.可见等温膨胀是准静态过程。
1.特征：温度不变，体积增大。
2规律：在温度不变的情况下，一定质量的理想气体的压强跟体积成反比，即玻意耳定律，公式表示为pV=C。
二、等压膨胀：
一定质量的理想气体在恒定的压强下所发生的缓慢膨胀过程.也是准静态过程。
1.特征：压强不变，体积膨胀。
2.规律：一定质量的理想气体在恒定压强下体积跟热力学温度成正比，即盖吕。萨克定律.公式可表示为ViV2T2Ti。
三、绝热膨胀：
一定质量的理想气体在与外界没有热量交换的情况下进行的膨胀过程.一般是在良好的绝热材料封闭的系统中进行的过程，或者因过程进行得太快，以至于同外界没有显著热交换的膨胀过程，都可看作是绝热膨胀.对于准静态的气体绝热膨胀过程有。
1.特征：理想气体与外界没有热量交换。
2规律：准静态绝热膨胀过程中理想气体的压强跟体积满足绝热方程：V=常数。
四、自由膨胀：
设有一绝热容器
右半边贮有理想气体，左半边气体是真空，中间用一挡板隔住.若把挡板抽开，右边气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，气体进行的这种过程，叫做自由膨胀过程，即气体自由地向真空膨胀，不受任何阻碍，所以气体自由膨胀时对外不做功：且由于气体自由膨胀进行得很快，即使容器不是绝热的，热量也来不及与外界发生交换.由此可见，气体的自由膨胀过程是一种绝热过程，但气体在这一过程中所经历的是一系列的非平衡态.如气体的压强在膨胀过程中就不相等，显然右边的压强总是大于左边的压强，状态参量没有确定值.可见，气体的自由膨胀过程是一种非准静态的绝热过程，所以气体的自由膨胀过程不能用图线表示.但气体膨胀前、后均处于平衡态。
1.特征：气体自由地向真空膨胀。
2.规律：对外不做功，温度不变，内能不变，综上所述，理想气体在这四种膨胀过程中所表现出的特征、规律及功能关系都不相同，且等温等压、绝热膨胀是准静态过程，而自由膨胀是非准静态过程。