为什么气体体积膨胀一定对外做功?

作者&投稿:尘筠 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
为什么气体体积膨胀一定对外做功~

气体内能气体能势能

气体膨胀能加强推堵住物体别物体推别物体做工根据能量守恒定律气体内能减少
内能减少气体运减弱能减少所温度降低
能再减弱液化
再减弱凝固
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气体体积膨胀不一定对外界做功,因为气体的自由膨胀不做功。

气体膨胀时(体积变大),对外界做正功,条件是非自由膨胀,自由膨胀不做功。

气体膨胀消耗自己本身的能量,这部分消耗的能量用于对外界做功。例如气枪的压缩空气把子弹弹出就是气体消耗自身能量转换成子弹的能量。

气体膨胀是由气体的压力而驱动的,微观上气体的温度即分子之间碰撞速度在宏观上表现为气体的压力。与气体的温度有直接关系,气体能以多大速度膨胀要看他的温度。温度越高,分子飞行速度越快,宏观上气体压力压力越大。所以气体膨胀速度取决于温度高低。气体膨胀的过程所处的环境(或者称为体系)直接影响温度的变化。因为在膨胀的过程中气体可能对环境吸收或释放热量,来影响温度变化,要讨论这个问题首先要确定膨胀过程所处的环境。其温度可能升高,可能下降,也可能不变。这个与压强无关。(PV=nRT,理想气体状态方程里面压强虽然和温度相关联,但是不是直接关联。因为P也是结果而不是原因。不是P的变化引起T的变化)

根据气体状态方程式:PV=NRT,
P:气体压强,单位帕斯卡Pa
V:气体体积,单位立方米
N:气体分子数量,单位mol
R:常数=8.31
T:温度,单位开尔文K
对照问题,问题应该假设了气体的总量是一定的,就是N是一定的;体积膨胀,V变大,但是问题没有说明P和T的变化情况,所以无法回答问题.
可以分为以下情况,
气球型:气球破裂,内部气体膨胀变大,压强减小,但是气球内外温度是一样的(假设气球与环境有较长时间接触),所以NRT是不变的,只是PV在变.气体没有做功,我们听见气球爆破的声音和感觉到的气流是气球皮膜收缩的弹力在做功.
可乐型:打开盖子气体膨胀,P减小,V变大,N增加(部分气体溶解在水里,压里减小回到气体里),象家里煤气瓶一样,属于液态物质蒸发吸热.这里面有一部分能量属于气体膨胀做功.
子弹型:火药燃烧产生大量高温高压气体,气体推动弹头前进,做功.子弹内部本来有空气的,燃烧产生的气体更多,温度更高.做完功气体T下降P下降V上升.分子动能和势能都减小,变成弹头动能)
在真空里,有一瓶气体,P和V,是一定的NR是一定的,T是一定的,打开盖子后,V变无穷大,P变无穷小,其他没有变.不做功,属于气体分子的自由逃逸,是布朗运动.单个分子动能增加,势能减小,温度则没有意义(温度是表示大量分子热运动的剧烈程度,不适用于单个分子),气体没有对外做功,因为没有做功的对象.

根据能量守恒原理,根据变化前后能量变化来判断是外界对它作功,还是它对外界作功。

体积膨胀就是分子之间的距离相对加大,斥力起主要作用,相互之间的运动更加自由(分子动能增大)


什么是理想气体的自由膨胀?
特点:在自由膨胀过程中,气体不满足热力学平衡的条件,一直要到自由膨胀结束时才符合热力学平衡。因此在过程中无法定义整个气体的状态函数。例如其压力会随着位置而改变,而过程中无法明确的定义气体的体积。理想气体向真空膨胀,温度不发生变化,真实气体向真空膨胀,温度一定降低。理想气体的真空自由膨胀的...

【实验探究】:空气中氧气体积含量的测定(1)将图所示集气瓶水面上的容积...
气体体积膨胀,水进入的少;④红磷+氧气点燃五氧化二磷;【实验结论】:氧气约占空气体积的五分之一;讨论交流:①氧气;②氧气已经充分反应;③主要是氮气,还有稀有气体、二氧化碳等;④说明氧气在空气中约占五分之一;⑤有,如果红磷不足,氧气有剩余,测量结果会偏小;讨论交流:①装置漏气、红磷的...

节流膨胀和绝热膨胀的区别是什么?
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气体热膨胀的定律是什么?
是研究一定质量的气体三个状态量,压强、体积、温度三者之间的关系。(1)玻意耳定律(温度相同,压强与体积的关系):一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比.具体公式:P1\/P2=V2\/V1 or P1V1=P2V2 =>PV=恒量.因为PV=恒量,所以,其图像是双曲线的一只。(2)盖吕萨克定律(压强...

木炭燃烧生成什么,体积分数占空气的多少
如果集气瓶中是空气,因为空气中氧气占体积的21%,氧气和碳反应会生成等体积的二氧化碳(同温同压时),所以,燃烧后,恢复到原温度时,生成的二氧化碳也占体积的21%(约五分之一),当然少量的一氧化碳是有的.以上只是在理想状态下的,实际中,木炭燃烧后温度升高,气体体积膨胀,气体就会跑出集气瓶,那样的话...

气体受热膨胀,体积增大,压强增大?
你开始说的前提是体积一定 气体由低温升高温,压强增大。但体积和 看你第二行话,气体温度升高,体积增大,密度减小而上升。这句话的前提就是压强一定!热空气上升,是因为热空气的密度比空气小,所以能上升。相同体积的气体,热空气肯定比空气质量轻,压强也比空气的压强小。但是相同压强的情况下,热...

什么叫节流?为什么节流后流体温度一般会降低?
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决定物质体积大小的因素有三个
扩展知识:1、温度:温度是物质体积的重要决定因素之一。根据查理定律(Charles's Law),在恒定的压力下,气体的体积与其绝对温度成正比。简而言之,当温度升高,气体分子的平均动能增加,它们之间的相互作用减弱,导致气体膨胀,体积增大。相反,当温度降低,气体分子的平均动能减小,它们更接近,导致气体...

气体的密度是随温度的升高而变大吗?
气体属于四种基本物质状态的一种,另外三种分别是固体、液体和等离子体。气体可以由单个原子,也可以由一种元素组成,还可以由多种元素组成,但是很多人不知道气体的密度随温度的升高怎样变化,其实解决这个问题也不难。气体的密度随温度的升高而减少,因为温度上升会让气体膨胀导致其体积变大,相比较于升温...

为什么气体的压强和体积可以相互换算?
进一步说,理想气体是实际气体在压强不断降低情况下的极限,或者说是当压强趋近于零时所有气体的共同特性,即零压时所有实际气体都具有理想气体性质。在n、T一定时,则pV=常数,即其压强与体积成反比,这就是波意耳定律(Boyle's law)。若n、p一定,则V\/T=常数,即气体体积与其温度成正比,就是盖·...

呼图壁县19555134810: 为什么气体体积膨胀一定对外做功? -
郸世法斯: 根据气体状态方程式:PV=NRT, P:气体压强,单位帕斯卡Pa V:气体体积,单位立方米 N:气体分子数量,单位mol R:常数=8.31 T:温度,单位开尔文K 对照问题,问题应该假设了气体的总量是一定的,就是N是一定的;体积膨胀,V变大...

呼图壁县19555134810: 气体膨胀为啥对外做功? -
郸世法斯: 就拿一个带活塞的气缸来说,加热气缸,当气体膨胀时压力会增大,压力传导给活塞,就会使活塞运动,压力对活塞的方向与活塞的运动方向相同,活塞做功

呼图壁县19555134810: 为什么气体膨胀.就对外作功啊.我是初中生.不懂. -
郸世法斯:[答案] 气体膨胀时,因为内部压强变大,所以,对外有一定的压力,同时因为“膨胀”,又会移动一定的距离,即做功的两个必要因素:F和s都具备,所以,对外做功了. 还可以从能量转化的角度认识这一现象,比如加热试管内的水,将塞子冲出的实验.从...

呼图壁县19555134810: 关于气体做功问题为什么说气体膨胀是对外 -
郸世法斯: 因为当气体膨胀时会推动物体,从而对物体做功.气体对自己之外的物体做功当然是气体对外做功啦.气体对外做功后自身内能减小,温度降低,容易形成液化现象,从而出现白雾.

呼图壁县19555134810: 为什么体积增大 是气体对外做功,如果我用蛮力把气体体积拉大呢? -
郸世法斯: 做做功根基是力和距离.因为气体膨胀外界物体移动距离,被做工,所以说气体膨胀对外做功.只要从逻辑上和实例中没有违背,就是对的.就像人早期认为重物落得快,轻的落得慢.直到伽利略在斜塔做实验,并做从逻辑上说:重物落得快,轻物落得慢,重物和轻物绑在一起,重物和轻物、重物绑住轻物同时放谁快谁慢?逻辑上说绑在一起重了应该快;轻物比重物慢,应拉住重物,影响重物落地速度,应该慢.所以通过实验证明和逻辑推导,重物落得快和轻物落得慢是错误说法.

呼图壁县19555134810: 为什么气体膨胀就要对外做功?是对谁做功?如果周围没有任何物质,也要对外做功吗? -
郸世法斯:[答案] 对周围的空气做功吧 反正老师说 在真空里面 气体一下子就会无限膨胀 这时不做功 因为周围没有任何物质啊`

呼图壁县19555134810: 为什么气体体积膨胀一定对外做功?除在真空中膨胀之外气体体积膨胀,为什么一定对外做功?从微观角度怎么分析?(分子动能和势能怎么变?)另外真空... -
郸世法斯:[答案] 根据气体状态方程式:PV=NRT,P:气体压强,单位帕斯卡PaV:气体体积,单位立方米N:气体分子数量,单位molR:常数=8.31T:温度,单位开尔文K对照问题,问题应该假设了气体的总量是一定的,就是N是一定的;体积膨胀,V变大,但是问...

呼图壁县19555134810: 为什么体积增大 是气体对外做功,如果我用蛮力把气体体积拉大呢?如果人为将体积扩大 不就成了外界对物理做功? -
郸世法斯:[答案] 你可以抽象下 气体外面是真空 则气体本身就由扩大体积的力对不对 即使是你拉大的 气体也有向外扩散的力 这也叫气体对外做功

呼图壁县19555134810: 气体体积膨胀一定对外界做功吗 -
郸世法斯: 气体体积膨胀不一定对外界做功,因为气体的自由膨胀不做功.气体膨胀时(体积变大),对外界做正功,条件是非自由膨胀,自由膨胀不做功.气体膨胀消耗自己本身的能量,这部分消耗的能量用于对外界做功.例如气枪的压缩空气把子弹...

呼图壁县19555134810: (高中物理)一定质量的理想气体,体积增大,一定对外做功 -
郸世法斯:[答案] 这样解释不知道你能不能理解 气体始终在做大幅度的无规则运动,每个分子都在向各个方向跑.但如果体积增大,就说明往外跑的多于往里跑的.想象一下“这一团气体”外面还有一种物质,那么气体体积增大就意味着压开了这些物质(或者你可以想...

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