理想气体的绝热自由膨胀

本文从理想气体绝热自由膨胀过程的本质出发,进一步论述了理想气体的绝热自由膨胀过程和等温膨胀,一般绝热过程的关系。澄清了一些易于忽略的错误认识。

理想气体绝热自由膨胀过程及其在热统教学中的应用

热力学及统计物理学的教学中 ,熵、等概率原理的教学具有一定难度。运用理想气体绝热自由膨胀的实例 ,可以化难为简 ,收到满意的效果。

设想七种可逆过程计算理想气体绝热自由膨胀过程的熵变

熵是一个态函数,系统从某一初态过渡到某一终态时,它的熵变与过程无关,只与初、终两态有关。因此,当系统经过某一不可逆过程从初态过渡到终态时,为了计算系统的熵变,可以设想一个可逆过程,使系统同样从初态过渡到终态,系统在此设想的可逆过程中的熵变便与所讨论的不可逆过程中的熵变相等。但是一般教科书中都没有设想多种可逆过程来计算一个不可逆过程的熵变叙述。本文设想七种可逆过程来计算理想气体绝热自由膨胀过程的熵变。

关于绝热自由膨胀过程的几点思考

热力学中一些概念和过程容易产生理解的误区和困惑。比如,在计算绝热自由膨胀过程的熵增时,不可逆热力学过程的熵增等于与这个过程对应的可逆过程的熵增,绝热自由膨胀过程与可逆绝热过程的热量变化均为0,但是不能使用可逆绝热的熵增来表示不可逆绝热过程的熵增,计算熵增要用到可逆过程,但可逆与不可逆过程的熵增又有区别,容易产生理解困难。以及,汪志诚的《热力学与统计物理学》中对此问题的描述容易引起歧义。本文旨在帮助学生对热量表示熵的理解,结合熵的定义给出绝热自由膨胀过程的可逆过程并且进行解释和证明。

绝热自由膨胀实验的理论探讨

应用改进的绝热自由膨胀实验装置,分析了焦耳系数描述的有效性,按照热力学理论分别计算了几种气体的焦耳系数.理论上预言了各种气体经绝热自由膨胀后温度的变化,并从气体内能和分子力的角度给出了其微观解释.

理想气体与实际气体在不同过程中的性质分析

在介绍理想气体概念的基础上,分析了理想气体和实际气体在等温膨胀、绝热自由膨胀、节流膨胀和绝热可逆膨胀4种基本过程中的性质。通过分析总结,以便学生深刻理解并掌握热力学第一定律在理想气体和实际气体中的应用。

关于焦耳实验和焦耳定律

本文指出詹佑邦主编的《热学》教材中关于焦耳实验和焦耳定律讲述中的错误之处,分析了产生错误的可能原因,提出了处理的方法。

熵产生率公式及其应用

导出了 6N维和 6维相空间的熵产生率 ,即熵增加定律的一个统计公式 :P =kD (Δqθ) 2 ,即熵产生率P等于扩散系数D、离开平衡率θ的空间梯度平方的平均值与Boltzmann常数k三者之乘积 .指明非平衡系统的宏观熵产生是由其微观状态数密度在空间随机地不均匀离开平衡引起的 .作为公式的应用 ,研究了气体自由膨胀、布朗运动及固体变形和断裂三个非平衡态课题 ,给出了它们的熵产生及其一次和二次时间变化率 ,得到了不可逆过程的系统内对应的微观结构变化是不均匀的推论 .进而导出了熵产生率正比于其概率流的特殊的定态公式 ,计算了原子定向扩散和分子马达两个定态课题的熵产生率 .所有理论结果或与实验相符或在物理上是满意的 .