试论理想气体自由能的普遍计算式

常见的热力学教材中,关于定质量的理想气体的自由能,由定义式F=U-TS结合理想气体内能的表达式及熵的表达式: 给出普遍的计算式: 式中C_v为理想气体定容热容量;T为热力学温度;u为摩尔数;R为气体普适常量;V为理想气体体积;U_o为内能的积分常数;S_o为熵的积分常数。     

一个容易忽视的问题

判断定质量理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中的能量转化情况时,一般的方法是:(1)气体温度ΔT变化决定其内能变化:ΔT>0,内能增加;ΔT<0,内能减少;ΔT=0,内能不变。(2)气体体积ΔV变化,决定气体对外界做功,还是外界对气体做功:ΔV>0,气体对外界做功;ΔV<0,外界对气体做功,ΔV=0,气体对外界做功为零。(3)气体吸热或放热则根据热力学第一定律ΔE=W Q确定。上述判断定质量理想气体内能增、减和吸、放热的方法对气体发生的任意过程都是适用的。但是,判定气体是对外做功,还是外界对气体做功的“方法”却不具备普遍意义,不能将其推广到     

理想气体状态变化过程图像的应用

理想气体状态变化过程图像浓缩了许多气体状态变化的过程 ,简化了许多语言表述 ,使许多物理问题转为数学、图形问题 ,如何应用并解决一些物理问题 ,成为高中物理教学中的难点。1　正确理解理想气体状态变化图像是应用的基础1 1　理想气体的内能就是气体所有分子热运动的动能总和。从宏观上来看 ,理想气体的内能只跟温度有关 ,跟气体的体积、压强无关。理想气体的内能是一个状态量。对一摩尔理想气体 :单原子分子气体内能E =32 RT ,内能变化△E =32 R△T。双原子分子气体内能E =72 RT ,内能变化△E =72 R△T。1 2　理想气体做功只与压…     

如何判断一定质量理想气体的吸热放热情况

理想气体实验定律及热力学定律,是高中物理选修3-3中考查重点。而理想气体在等温、等压、等容、绝热过程中吸热放热的判断,也在近年考题中频繁出现。本文讨论理想气体吸热放热情况。理想气体不计分子间的相互作用力,所以,一定质量的理想气体内能只由温度决定。解决这一问题,要用热力学第一定律：外界对物体做的功W与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体内能的增量ΔU。     

二维理想气体的压强和物理吸附

应用类比法推求二维理想气体的压强公式,对所得的结论进行了量纲分析,从而明确了二维理想气体压强的微观意义。通过计算真空中理想气体在物理吸附和退吸附过程中内能(U)、熵(S)、吉布斯自由能(F)等热力学函数与逸出功的关系,进而阐明了提高真空度两种基本方法的物理实质。     

立足高考 领悟自招(四)——自主招生怎么考热学

<正>历年自主招生真题中热学部分试题涉及的主干知识点与高考考查的相同的有:分子动理论、理想气体状态方程、内能和热力学第一定律、热力学第二定律、热机循环过程等。一、以理想气体为研究对象,考查气体分子大小例1 (华约)在压强不太大,温度不太低的情况下,气体分子本身的大小比分子之间的距离小很多,因而在理想气体模型中可以忽略分子的大小。     

n维低温强简并与完全简并理想费米气体的性质

推导了能谱为ε=aps的n维理想气体的量子态密度,内能和压强的关系,并给出了n维完全简并、低温强简并理想费米气体的化学势、内能、简并压等热力学量的普遍表达式,通过分析比较得出T趋近于0时,低温强简并各热力学量过渡到完全简并的结论.     

浅析理想气体状态变化问题

<正>求解理想气体状态变化问题需要先厘清三个状态参量:(1)理想气体的温度T——气体分子热运动的平均动能的标志,它决定了一定量的理想气体的内能;(2)理想气体的体积V——每个分子占据的空间远大于分子本身的大小;(3)理想气体的压强p——大量气体分子作用于容器壁单位面积上的平均力,它由分子的平均动能、气体分子的密集程度所决定。另外,需要牢记一定量某种气体在某一状态时的P、V、T三参量的关系PV=nRT或     

分子物理学和热力学辅导

在大学物理课程中,分子物理学和热力学实际为两部分内容:气体分子运动论和热力学的物理基础。前一部分讲述了理想气体压强公式及实质,温度与分子平均平动能的关系、能均分定理及理想气体内能公式等基本内容;后一部分主要讲述热力学第一定律和热力学第二定律。在讲述这些内容时,所采用的方法与力学有很大不同。同学们在学习内容的同时,应该了解这种研究方法。     

理想气体内能变和焓变计算公式的教改探讨

目前的高校药学类物理化学教材在对焦耳实验的结论进行讨论时,对理想气体内能变和焓变的计算公式△U=nCV,m（T2-T1）、△H=nCp,m（T2-T1）都没有进行详细的证明,而是在给出焦耳定律后就直接使用,笔者认为比较突兀,在教学实践中笔者也感到学生对这部分内容的理解和掌握有一定难度。笔者认为需要在授课过程中对这部分教材进行深入的、详细的讲解。笔者在课堂教学中通过途径法证明了这两个公式对理想气体可以应用于任意过程,因而称之为计算理想气体内能变和焓变的＂万能公式＂,使学生不仅了解了这两个公式的证明方法,而且加深了对这两个公式使用条件的认识,同时也向学生介绍了一个解决热力学问题的基本方法——途径法,收到了一举两得的教学效果。     

注意状态函数的积分上下限——《热统》中一道例题的补充推导

《热力学·统计物理》(汪志诚编)(第一版)一书第80页有一例题:以T、p为状态参量,求理想气体的焓、熵和吉布斯函数。作者认为教材中所给解答,由于积分上下限的不明确导致积分常数的混淆,易给读者带来物理概念的模糊和计算结果的错误。该教材第二版也未见更正。本文给出该例题的详细推导,并且与教材中相关式子作对照说明,以引起读者对状态参量积分上下限的重视。 例题的详细推导如下: 解:一摩尔理想气体的物态方程为 pv=RT (1)由(1)式可得 (2)在选T、p为独立参量时,焓的全微分为 (3)即教材(22.7)式,此处不加推导。(3)式乃全微分,沿任一条路径积分都可得h。我们选理想气     

标准态化学位与温度关系式的推导

(3)式把U°(T)作为温度T,压力为1atm,1mol物质的化学位作为标准态,显然,标准态没有确定温度,故U°是温度的函数,但目前物化教课书中没有给出U°(T)的函数表达式,本文用热力学基本关系式推导U°(T)的温度具体表达式。 对于n克分子理想气体的化学位     

从p—V图看气体状态变化的可能性

物理教学中会碰到这类问题:一定质量的理想气体能否完成下列过程:1、吸收热量同时体积缩小;2、内能减少而压强增加;3、吸收热量但温度降低,这些问题都可依据热力学第一定律W+Q=△E和气态方程pV/T=C来分析判定,但其中有些过程的分析较为繁琐也很抽象,现介绍一种简易直观的方法。一定质量的理想气体从状态M出发作任意变化,变化后若压强增加其状态位置一定在过M点的等压线上方,若压强减小其位置一定在等压线的下方,如图1—(1)所示。对过M点的等容线来说,凡气体在状态变化时对外做功体积膨胀者,其最终位置一定在它的右侧,凡外     

热学

一、复习内容: 1.基本理论:分子运动论。 2.基本概念:温度、压强、体积、内能、热量(改变内能的两种过程)及密度和热功当量。 3.基本规律:理想气体的三定律、气态方程、能的转化和守恒定律。 4.图象:理想气体的三种特殊变化图象,即P一V图,V-T(V-t)图,P-T(P-t)图。考虑到这届学生使用的课本是试用本,故可参照基本要求从中适当删选。二、关于压强计算气体的压强计算往往同液体的压强联系在一     

速率常数的热力学表达式之推导

本文提出:1、理想气体标准态浓度不应选应当选择C~θ=P/(RT),T一定该值仍为定值。2、在过渡态理论研究中是在T、V一定时进行处理,需用Δ_r~≠F_m~θ,不能用Δ_r~≠G_m~θ,在上述两点修正的基础上,推导理想气体速率常数热力学表达式。     

用P-V图判断热力学过程的可能性及对应的能量转换关系

引用理想气体各等值过程、绝热过程、多方过程的主要公式,应用P-V图判断各种各样热力学过程进行的可能性及对应的作功、传热、内能改变间的关系。     

T、S为变量的理想气体准静态过程方程

在热力学中,都是用方程和图表来描述理想气体准静态过程.一般教科书中常用P(压强)、V(体积)为变量的过程方程和P-V图.很少用以T(温度)为纵坐标、S(熵)为横坐标的T-S图,更没有以T、S为变量的过程方程.然而在热力学工程上常用T-S图.例如在热力工程中制定水蒸气性质表时,取0℃时饱和水的熵值为零,从而定出了其他态的熵值,画出T-S图.这里我们将从热力学定律出发,推导出以T、S为变量的理想气体准静态(可逆的)的基本过程的方程,并画出相应的T-S图.     

热力学第一定律在p—v图上的表示

本文针对理想气体的准静态过程:将热力学第一定律中的三个物理量——功,内能与热量的变化值在P—V图上用面积直观地表示出来,并推出用面积表示上述三个物理量变化值的计算公式,对某些热力学过程,用本文的方法能方便的求解。     

氮气热力学性质的RK方程研究

以实验测得的随温度变化的氮气维里系数为基础,采用热力学方法,根据RK方程研究了氮气的热力学性质,并讨论了90K⁶00K温度范围内的热力学态函数内能、焓和摩尔热容量之差.结果表明,氮气的热力学状态应采用实际气体的状态方程,例如RK方程描述更加合理,并且RK系数不是常数,要随着温度发生改变,态函数内能、焓和摩尔热容量之差的结果不同于理想气体的情况,也不同于常系数RK方程产生的结果 .     

专题16 热力学基础

知识概要：1．热力学第一定律对于理想气体等值过程的应用等容过程等容过程的特征是气体体积保持不变．ΔV=0，故W=0，由热力学第一定律可知，在等容过程中．气体与外界交换的热量等于气体内能的增量：