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9.5理想气体的内能和CV,Cp,一、理想气体的内能,内能E与p,V,T关系如何?,焦耳试验(1845年),问题:,温度读数不变,膨胀前后气体温度不变,打开阀门,气体绝热自由膨胀过程中,气体的内能仅是其温度的函数。称为焦耳定律,绝热,说明,焦耳实验是在1845年完成的,当时温度计的精度为0.01,没有测出水温的微小变化。,通过改进实验或其它实验方法(焦耳-汤姆孙实验),证实仅理想气体有上述结论。即,焦耳定律:在气体温度不太低,压强不太大的情况下,其内能仅仅是温度的函数,与体积无关。,下一章我们就会知道:刚性理想气体的内能为,其中:气体的摩尔数,i:与气体分子结构有关,单原子气体i=3;双原子i=5,多原子i=6,E=(i/2)RT,二、理想气体的摩尔热容CV、Cp和内能的计算,1.定体摩尔热容CV,在定体过程中,1mol理想气体经吸热Q,温度变化T,1mol理想气体的状态方程为,两边对T求导,因p=常量,有,在等压过程中,1mol理想气体经吸热Q,温度变化T,迈耶公式,比热容比,2.定压摩尔热容Cp,单原子分子,刚性双原子分子,刚性多原子分子,定体摩尔热容,定压摩尔热容,比热容比,3R/25R/23R,5R/27R/24R,5/37/54/3,热力学第一定律,解,又初、末两态遵守理想气体状态方程,所以有,如图,一绝热密封容器,体积为V0,中间用隔板分成相等的两部分。左边盛有一定量的氧气,压强为p0,右边一半为真空。,例,求,把中间隔板抽去后,达到新平衡时气体的压强。,绝热,自由膨胀过程,
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