Question

关于热力学的一些问题

1. 温度低的物体分子运动的平均速率小？ 为什么错？不是 温度是分子平均动能的标志么？（这是解答：温度低，物体分子平均动能小，但不同物质的分子质量不同，所以无法确定温度低时分子运动的平均速率是否一定小；）
2.物体的内能为零时，机械能可以不为零？
为什么错？
机械能不就是 势能和动能么？ 机械能为0 内能为0 机械能不是还有势能么？
3.一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换?
这句话 错 错在哪里？
顺便问下 理想气体是不是就是把气体理想化 再用那个方程 pv那个？没有什么其他别的性质吧？！
4.还有一题类似是这样的
电热丝 加热后 A 气体吸热 内能是加大的 不能膨胀 那么要想b传热！（问题1 我知道是最后温度升高的，那怎么从u=Q+W 说呢？还是这个传热不算做功？）2.那么B气体不是要吸热么？会对外做功吧，那么最后他的温度怎么变？吸热的和做功的大小怎么搞？
3.有一问是问b中的压强怎么变？我感觉 b不是要膨胀么？虽然说气体的温度增加了，平均动能增加了，但是体积加大了 。还有压强是靠什么来比较大小，我以为比如平均动能增大，运动速度增大 碰撞的频率不是增大么？但是我们老师讲的时候 说到了什么力的大小！我不大清楚！

求神人帮助！！！
我以前以为 理想气体是 不计势能的
在百科里看到这样 从微观角度来看是指：分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体，称为是理想气体。
有点不懂

Answer 1

1. 温度低的物体分子运动的平均速率小？ 为什么错？
温度低意味着平均动能小，这毫无疑问。而题中并未说同种物体（物质），因此分子的质量可能有大有小。例如AB两种物质（不妨假定A的分子质量为B的10倍），而A的温度比B略高，即A分子的平均动能略大（比方说是B的1.1倍），根据平均动能的定义（1/2m*平均速率的平方），容易计算B的平均速率反而更大。

2 .物体的内能为零时，机械能可以不为零？ 为什么错？
首先物体的内能不可为零（即便在绝对零度时，虽然中学不学这个，但错的就是错的，不能说中学没学过，实际上是错的东西，就可以认为是对的），绝对零度时仍然存在无规则热运动，因此我们说热运动永不停息（这句话中学是学过的），自然热运动的能量就不可为零。

楼上对本问题的解答前面是正确的，但后面是错误的。假定分子的无规则运动停息了（当然这不可能），那么物体照样可以有机械能，机械运动是物体中所有分子有规则运动（以相同的速度，朝向同一方向运动）的宏观表现，分子的有规则运动不是热运动，所有分子有规则运动的动能总和就是物体的（宏观）动能。而有规则运动引起的分子间势能的改变量总和就是弹性势能（例如宏观上压缩，引起所有分子间距都同等程度地减小，每对分子间斥力势能都增大，所有分子间的斥力势能增大值的总和就是弹性势能）。所有分子与地球间的引力势能的总和就是物体的重力势能。就算无规则热运动可以停息，内能可以为零，分子的有规则运动照样可以存在，动能、弹性势能和重力势能都可以不是零。因此原命题错误在于前一半。

3.一定质量的理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换?
热交换的前提是系统和外界存在温差，等温过程中貌似系统和外界不存在温差，但存在产生温差的趋势。例如理想气体等温膨胀，气体要对外做功，假定不吸热，气体内能就会下降，温度就会降低（比外界低），从而产生温差而吸热。只有当吸热量与做功量相等时才内保持内能不变，温度不变。

顺便问下 理想气体是不是就是把气体理想化 再用那个方程 pv那个？没有什么其他别的性质吧？！
理想气体就是压强趋近于零的气体，当压强趋于零时，分子平均间距就会很大，以至于分子本身的体积相比气体总体积很小，可以忽略。同时大多数情况下分子相距很远，分子间的引力和斥力也近似为零。不过百度百科上有一点不准确，就是并不能认为分子间没有任何作用力，分子平均间距虽很大，但任意瞬间总有某些分子（占总数的极少部分）仍然可能靠的很近，甚至发生碰撞，这些分子间仍然有力的作用，不过这对通常问题的理解并不构成影响。

理想气体物态方程pV=nRT，描述了气体在一定状态下，各物理量之间的关系。当然不是理想气体的全部性质，不过是最重要的性质之一。理想气体还有一个重要性质就是理想气体的内能仅是温度的函数，与体积或压强都没有关系，意味着理想气体分子间不存在分子间作用势能（否则内能就会与体积有关）。

4 电热丝 加热后 A 气体吸热 内能是加大的 不能膨胀 那么要想b传热！（问题1 我知道是最后温度升高的，那怎么从u=Q+W 说呢？还是这个传热不算做功？）
先要纠正一下楼主的一个严重错误，第一定律表达式中U前面的Δ切不可省掉，U与ΔU的物理意义天壤之别。以A中气体为系统，则系统从电阻丝吸热，同时向B放热，隔板应该是不可移动的吧？那么就不存在功。故内能增量ΔU=Q1-Q2，其中Q1为从电阻丝吸热量，Q2为向B处的放热量（Q2为正值）。

还是这个传热不算做功？
传热就是传热，做功就是做功，二者存在本质的区别，不能混为一谈（尽管它们在可以引起内能变化这一点上效果相同，除此之外无一处相同）。传热任何时候都不能算做功，反之亦然。

那么B气体不是要吸热么？会对外做功吧，那么最后他的温度怎么变？吸热的和做功的大小怎么搞？
A从电阻丝吸热，假定不向B放热，则内能升高，温度上升，一定会超过B的温度，从而引起向B放热。B吸热后假定不做功（不膨胀），则内能会升高，温度升高，体积又不变，则压强会升高，超过外压，从而必然发生膨胀对外做功。

要定量计算AB温度如何变化需要同时考虑AB两个系统的能量守恒，并利用理想气体物态方程，还需要使用理想气体内能增量与温度增量间的关系ΔU=CvΔT。

在没有加热电阻丝时，AB均处于平衡态（初态1），AB的温度相同设为T0，B的压强与外压相同设为p0。加热电阻丝释放Q1的热量后，停止加热，之后AB将会达到新的平衡态（终态2），此时仍有AB温度相等设为TA，B的压强仍与外压相等。

对A系统有ΔUA=Q1-Q2=CvA（TA-T0) （1）
对B有ΔUB=Q2+W=Q2-p0(V2-V1)=Q2-p0V2+p0V1=Q2-nRTA+nRT0=CvB（TA-T0) （2）
两式相加消去Q2，得：Q1=（CvA+CvB+nR)(TA-T0)，从而可算出TA-T0。算出后带回（1），即可得Q2。带入（2）可得W=-nR（TA-T0)

有一问是问b中的压强怎么变？我感觉 b不是要膨胀么？虽然说气体的温度增加了，平均动能增加了，但是体积加大了 。还有压强是靠什么来比较大小，我以为比如平均动能增大，运动速度增大 碰撞的频率不是增大么？

这个问题很简单。B的压强不变，初态和终态都是平衡态都必须等于外压。中间状态未必是平衡态，未必有明确的压强（B气体各部分的压强可以不等），只能比较初态和终态。你的推断是不必要的，并且用你的推理方式不可能确切知道压强如何变化。不知楼主是否学过压强的微观表达式p=2/3 nE？如果学过的话，可以看出膨胀后单位体积分子数n降低，平均平动能E升高，但降低和升高的幅度无法判断，因此不可能确切知道压强如何变化。

如有不明欢迎追问。

追问

那么B气体不是要吸热么？这一问
我是这样想的 书上说过当两个系统相互接触 会发生热传递 热平衡么 所以 最后A 和 B的温度肯定是相同的 但是B是吸热 是个等压变化 所以会膨胀 对外做功 但是 终究 A和 B
是达到平衡的 所以 吸热 肯定是大于做功的
这样理解可以么？
还有最后一问 我记错了吧 原题目好像是问 B中单位体积的碰撞次数么 还是什么的 算了
对了 最后一个问题 压强是由n 和 E决定的是吧！

追答

所以 吸热 肯定是大于做功的
定性分析可以这样粗略理解，但不够严格，仍然不能证明Q1=Q2=-W，整个AB系统温度不变这一情形完全不可能。这里还是定量分析比较有说服力。

压强是由n 和 E决定的是吧
从微观上说是这样，前文中E指平均平动能，开始以为楼主是中学生，故没有提这个概念。

追问

高中也算中学吧

Answer 2

ca 都忘撩了

Answer 3

1.温度的定义，动能的系综平均，动能包含质量和速度。
2.物体的内能不可能为零，假设原子不运动，势能为零这种状态能达到（实际不可能），机械能也必须为零，机械能是整个原子体系的动能和势能，整个体系运动，里面的原子一定会运动。
3.理想气体状态方程PV=NRT， 温度不变，压强改变，体积改变，势能改变，内能改变，可通过功交换热量。
4，问题1.u=q+w，q就是传热，所以内能U增加了2.B气体吸热膨胀会推动活塞做功，温度线升高再降低。做功的大小=pv，吸热的大小为灯丝产生的热量减掉A气体内能的增加，而A内能的增加为温度的增加。3.b中的压强先增加后减小，压强是单位时间单位体积的原子碰撞，温度升高，压强增加，你讲的是不是原子碰撞力。

Answer 4

1、温度是物体分子平均动能的宏观表现，即相同的温度对应着相同的平均动能0.5mv^2，但对不同物质分子，分子质量m是不同的，因此即使是相同的温度，分子的平均速度是不一定相同的。自然，温度低的物体分子平均速度也就不一定小了。
2、内能是微观的分子随机运动的动能与分子之间势能之和，而机械能是宏观的，是宏观物体的运动动能与宏观物体之间相互作用势能之和。物体的宏观运动表现为分子整体的统一运动，而这样的运动与分子随机运动是不同的。因此，假如不考虑分子间势能的话，当所有的分子都在朝同一方向一相同的速度运动的话，物体的内能就是零，但该物体的动能却不为零。反过来，机械能为零的物体，它的内能显然是一般不为零的。
3、这句话显然是不对的，如果气体在维持温度不变的过程中又在对外做功，那么它就必然会发生热交换。从公式上来讲，就是内能的增加等于外界对其做的功与它从外界吸收的热量之和，△U=△W+△Q，只要△W+△Q=0，内能就不变，而△Q却不一定为零。
4、在理想状态下，可以认为A、B两气体的温度是相等的，B会对活塞做功，同时从A吸收热量。如果活塞与筒壁之间是光滑的，且质量也是不变的，那么它受到B气体作用给它的力也就是不变的，等于它的重量，自然B气体的压强也就是不变的。从整体上来看，在灯丝加热下，A、B气体的温度都会升高，B会对外做功，功的大小就是W=mg*△h，m是活塞的质量，△h是活塞升高的高度。