简答题

用隔板将绝热刚性容器分成A、B两部分(如图所示),A部分装有1kg气体,B部分为高度真空。将隔板抽去后,气体热力学能是否会发生变化?能不能用δq=du+pdv来分析这一过程?

正确答案

这是一个有摩擦的自由膨胀过程,相应的第一定律表达式为δq=du+dw。又因为容器为绝热、刚性,所以δq=0,δw=0,因而du=0,即u2=u2,所以气体的热力学能在在膨胀前后没有变化。
如果用δq=du+pdv来分析这一过程,因为δq=0,必有du=-pd,又因为是膨胀过程dv>0,所以du<0,即u2<u2这与前面的分析得出的u2=u2矛盾,得出这一错误结论的原因是自由膨胀是自由膨胀是一个非平衡过程,不能采用δq=du+pdv这个式子来进行分析,否则将要得到错误的结论。

答案解析

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