大学热学的基础题不会,求大佬指点,写下解题过程?
根据理想气体状态方程,PV=nRT,可以求出氮气的物态参数。其中,n为摩尔数,R为气体常数,T为气体的绝对温度。在压强为1.01×10°Pa时,氮气的体积为V=1.00,因此可以求出氮气的摩尔数:n = PV/RT = (1.01×10°)×(1.00×10^-3)/(8.31×300) ≈ 4×10^-5 mol
根据题目中的数据,可以计算出氮气在摩尔定容条件下的内能变化:
ΔU = nCyΔT = (4×10^-5)×(5/2)×8.31×(1.20×10^-3-1.00×10^-3) ≈ 0.83 J
其中,ΔT为氮气的温度变化,Cy为氮气的摩尔定容热容,为5/2R。
(1) 当压强不变时,根据理想气体状态方程,PV=nRT,可以得到:
T' = T×V'/V ≈ 360 K
因此,氮气的温度增加了60 K,根据上面的公式,可以计算出氮气在摩尔定容条件下的内能变化:
ΔU = nCyΔT = (4×10^-5)×(5/2)×8.31×60 ≈ 9.95 J
可以看出,当压强不变时,氮气的内能变化更大。这是因为在体积膨胀的过程中,氮气的温度增加了,导致氮气分子的平均动能增加,从而使氮气的内能增加。
(2) 当绝热变化时,意味着氮气的内能不发生改变,即ΔU=0。根据绝热条件下的热力学第一定律,ΔU = Q - W,其中Q为吸热量,W为做功。由于绝热条件下不吸收热量,因此Q=0,所以W=0。因此,氮气在绝热变化的过程中不做功,体积膨胀的能量全部转化为氮气内能的增加,即ΔU=0。
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