题目

什么叫“理想气体的自由膨胀过程”?为什么不对外做功?
如题.这个概念我实在无法理解……太有悖常理啦

提问时间：2020-10-12

答案

理想气体的准静态绝热过程
（1）绝热过程的状态方程
一般可视为常数,有
（泊松公式）
泊松公式（Poisson,1781-1840,法国数学及物理学家）1827年提出.
为泊松系数（注意：泊松公式仅对准静态过程适用）
联立 两个新的方程
,
（2）绝热与等温过程的比较：
a．等温
b.
（1）式得：
∴绝热线比等温线更陡.即从交点 出发,压缩体积 ,对等温线压缩增量为 ,对绝热线压强增量为 .定性解释如下：
（Ⅰ）等温过程,仅由体积减小引起.
（Ⅱ）绝热过程,不仅由体积减小引起,还来自系统温度的增加.
（3）准静、绝热过程气体对外界做功 (证明见书P120例3.4)
3．理想气体绝热自由膨胀过程（非准静态过程）
由热力学第一定律：
由于为绝热过程：,
又由于气体向真空自由膨胀,即不受阻碍,
所以
对于理想气体内能只是温度的函数：
所以
即理想气体绝热自由膨胀后温度将恢复原来的温度
说明：
（1） 虽然理想气体绝热自由膨胀后温度恢复,但整个过程并不是等温过程.
（2） 理想气体绝热自由膨胀过程是非准静态过程,除初,末态外,系统每一时刻都处于非平衡态.
（3） 对于实际气体,温度一般不会恢复到原来温度
容器分为两室,左边贮有理想气体,右边为真空．如果将隔板抽开,左室中的气体将向 B室膨胀.这是气体对真空的自由膨胀,最后气体将均匀分布于两室.温度与原来温度相同.气体膨胀后,我们仍可用活塞将气体等温压回左室,使气体回到初始状态.不过,此时我们必须对气体作功,所作的功转化为气体向外界传出的热量,根据热力学第二定律,我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功,所以气体对真空的自由膨胀过程是不可逆过