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请问,“热学 0.02kg氦气温度由17℃升到27℃,若在升温过程中,①体积保持不变,②压强保持不变,③不与外界
2024-12-22 12:56:05 责编:小OO
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将氦气视为理想气体,单原子气体Cv,m=1.5R,氦气的量n=0.02*1000/4=5mol,T1=17+273=290K T2=27+273=300K。在第一个过程中,若体积保持不变,则不做功,即W=0。理想气体内能变化ΔU=nCv,mΔT=5*1.5R*(300-290)=7.5*8.314*10=623.6J,所以热量Q=ΔU-W=623.6J。

第二个过程中,若压强保持不变,则理想气体内能只与温度有关,所以此过程内能改变与第一个过程相同,即ΔU=623.6J。由理气状态方程PV=nRT,可得PV1=nRT1=5*8.314*290=12055.3J,PV2=nRT2=5*8.314*300=12471J,W=PΔV=P(V2-V1)=12471-12055.3=415.7J,所以Q=ΔU-W=623.6-465.7=157.9J。

第三个过程中,若不与外界交换热量,则为绝热过程,Q=0。因为初末温度与前两个过程相同,所以ΔU不变,仍为623.6J。W=ΔU-Q=623.6J。

总结,对于0.02kg氦气从17℃升到27℃,在不同条件下,其内能变化和热量交换有显著差异,具体取决于过程类型。

在体积保持不变的绝热过程中,没有热量交换,但内能变化依然存在,表明温度升高导致分子动能增加。

在压强保持不变的绝热过程中,尽管内能变化相同,但由于外力做功,热量交换与体积不变过程有明显差异。

通过这些计算,可以更深入地理解热力学过程中的能量转换和守恒规律。

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