气体体积膨胀做功
放气时气体体积膨胀对外做功
压缩气体时，气体会逐渐液化，照理应该会降温，那么为什么又会出现“压强增大，温度升高”的说法？
1、放气时气体体积膨胀对外做功，气体自身内能减少，温度降低。
引起气体温度变化的方法有两种就是做功和热传递
2、降低温度可以使一切气体变成液体，使一切液体变成固体。
但是单纯用加压的办法不一定能使气体变成液体。
因此，对任何气体都有一个温度界限，在此温度以上，无论施加多大压力也不能使气体液化，这个温度就称为临界温度。
也就是说，临界温度是气体可以液化的最高温度在临界温度时，使气体液化所需的最小压力称为临界压力。
可逆过程中膨胀功
可逆过程中膨胀功膨胀功是指在可逆膨胀过程中系统对外界做的功。
可逆膨胀过程是指系统与外界之间没有任何形式的阻碍，无摩擦、无粘滞、无传热等等。
在这种条件下，系统的膨胀过程可以视为一系列无限小的状态变化，每一步都是平衡态，且经过这个平衡态时系统与外界之间能够进行热平衡的接触，使得系统与外界之间的压强和温度差异可以保持较小。
在可逆膨胀过程中，系统对外界所做的功可以通过下面的方式计算。
首先，我们考虑一个无限小的温度差δT，使得系统的温度由T变为T+δT。
在这个过程中，系统吸收了热量δQ，并对外界做功δW。
当系统从温度T1膨胀到温度T2时，我们可以将这个过程分解为一系列无限小的温度差。
系统所吸收的总热量ΔQ可以用下式计算：ΔQ=∫(T1→T2)δQ根据可逆膨胀过程的特点，系统与外界之间的热平衡使得吸热δQ和温度差δT之间的关系满足：δQ=TdS其中，dS是系统的熵变。
因此我们可以将上式改写为：ΔS=∫(T1→T2)dS然后我们利用熵变的定义：ΔS=S2-S1其中，S1和S2分别是系统在膨胀过程开始和结束时的熵。
根据熵的定义可以推导出：ΔS=∫(S1->S2)dS=∫(V1->V2)(δQ/T)=1/T∫(V1->V2)δQ最后我们将热量δQ用做功δW表示：ΔS=1/T∫(V1->V2)δW我们知道，功=力×位移。
在这个可逆膨胀过程中，由于系统与外界之间没有形式的阻碍，因此可以认为外界施加在系统上的是一个微小的力δF，并且由于系统的膨胀，位移是系统的体积变化δV。
因此：δW=δF×δV将δF×δV替换δW，上述式子可以进一步改写为：ΔS=1/T∫(V1->V2)δF×δV根据力的定义F=P×A，δF=P×dA，其中P是外界施加在系统上的压强，A是系统与外界接触的面积，dA是系统的体积变化所引起的面积变化。
因此可以继续改写成：ΔS=1/T∫(V1->V2)P×dA×δV由于δV=Adφ，其中φ是体积的变化量。
2019高考物理模型系列之对象模型专题16气体模型学案
专题16 气体模型模型界定本模型主要是理想气体模型，涉及气体分子动理论、气体定律以及热力学定律与气体状态方程相结合的问题。
模型破解1.气体分子动理论:人们从分子运动的微观模型出发，给出某些简化的假定，结合概率和统计力学的知识，提出了气体分子动理论，其主要如下：（i）气体是由分子组成的，分子是很小的粒子，彼此间的距离比分子的直径(10-10m)大许多，分子体积与气体体积相比可以略而不计。
（ii）气体分子以不同的速度在各个方向上处于永恒的无规则运动之中。
（iii）气体分子运动的速度按一定的规律分布，速度太大或速度太小的分子数目都很少.（iv）温度升高，分子运动的平均速率增大，且速率大的分子数增多，速率小的分子数减小，仍是“中间多，两头少”的分布规律.（v）除了在相互碰撞时，气体分子间相互作用是很微弱的，甚至是可以忽略的。
（vi）气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。
(vii)分子的平均动能与热力学温度成正比。
(viii)分子间同时存在着相互作用力。
分子间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小（分子间距越大，引力和斥力都越小；分子间距越小，引力和斥力都越大）。
但斥力的变化比引力快，实际表现出来的是引力和斥力的合力。
合力在0~r0时表现为斥力，在大于r0时表现为引力（r0为引力等于斥力的临界点）例1 1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。
fυ表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。
下面国幅图中能若以横坐标υ表示分子速率，纵坐标()正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是。
（填选项前的字母）【答案】D【解析】: 分子数的百分比不能小于零,AB错误.速率分布规律是"中间多两边少",由此特点可知答案为D。
模型演练1.下列叙述正确的是（）A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积B．物体的内能越大，分子热运动就越剧烈，分子平均动能也就越大C．由于气体分子做无规则运动，所以气体分子速率分布没有规律D．分子间的距离r存在某一值r0，当r<r0时，斥力大于引力；当r>r0时，斥力小于引力【答案】D2.气体的三个状态参量(i)热力学参量——温度:表示物体的冷热程度，是分子平均动能的标志(ii)几何参量——体积:气体所充满的容器的容积.①气体的体积V是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积.封闭在容器内的气体，其体积等于容器的容积②在标准状态下，1 mol的任何气体的体积均为 22.4 L③气体的体积不是气体分子自身体积的总和.(iii).力学参量——压强:气体作用在器壁单位面积上的压力，叫做气体的压强.①压强在数值上等于单位时间内器壁的单位面积上受到气体分子的总冲量.②产生原因：大量气体分子无规则运动碰撞器壁，形成对器壁各处均匀的持续的压力而产生.③决定因素：一定气体的压强大小，微观上取决于分子的运动速度和分子密度；宏观上取决于气体的温度T、体积V.在温度不变时,分子运动平均率不变,气体分子每次与器壁发生碰撞产生的平均冲击力不变,单位时间内与单位面积的器壁发生碰撞的分子次数越多,气体压强越大.在单位时间内与单位面积器壁发生碰撞的分子次数不变时,分子无规则运动越剧烈,每次与器壁碰撞时产生的平均冲击力越大,压强越大.④决定气体分子在单位时间内对单位面积的器壁碰撞次数的因素:单位体积内的分子数与分子无规则运动剧烈程度.例2.关于气体的压强，下列说法中正确的是A．气体的压强是由气体分子间的排斥作用产生的B．温度升高，气体分子的平均速率增大，气体的压强一定增大C．气体的压强等于器壁单位面积上、单位时间内所受气体分子冲量的大小D．当某一密闭容器自由下落时，容器中气体的压强将变为零【答案】C例3.如图所示，质量为M的绝热活塞把一定质量的理想气体（不考虑分子势能）密封在竖直放置的绝热气缸内。
膨胀功(体积功)
• 在上述第二种抗恒外压P外等温膨胀过程中，体系对 环 境 作 功 为 P 外 ( V2V1)， 即 图 中 棕 色 阴 影 面 积 。 欲使体系从 V2 回复到 V1，环境所消耗的功至少需要 等温线下的阴影面积（棕色+黄色）。若环境以恒外 压 P1 使体系压缩至原状 A，则环境需作更大的功： (蓝色+棕色+黄色)。环境 所作功必然大于体系膨胀 过程中所作的功（棕色阴 影）。
数学推导？？
30
上述结果的数学表示：
纯物质单相封闭体系：U = U (T, V)，而
U 的全微分：
U
U
dU
(
T
)V
dT
( V
)T
dV
经 Joule 实验：
dU = 0，dT = 0，dV 0
(
U V
)T
0
（理想气体，或压力不高时）
31
( U V
)T
0
上式表示：“气体在恒温条件下，如果改变
P = nRT/V ( T为常数 )
We
V2 V1
P外
dV
V2 P dV
V1
V2 nRT dV V V1
nRT V2 1 dV nRT ln V2
V V1
Hale Waihona Puke V1 nRT ln P1 P2
适用条件？？？
9
We
nRT
ln
V2 V1
体积，其内能不变。”
U=U(T,P)
( U P
)T
0
因此，“在该条件下，气体内能仅是温度的 函数，与体积无关。”
膨胀功(体积功)
内能 U 是一定值，与体积无关。”
30
上述结果的数学表示：
纯物质单相封闭体系：U = U (T,
V)，而
U 的全微分：
经
U U dU ( )V dT ( )T dV T V
Joule 实验：
dU = 0，dT = 0，dV 0
U ( )T 0 V
31
（理想气体，或压力不高时）
① 气体真空膨胀前后温度不变，体系
dT = 0
② ∵水温不变 ∴ 气体真空膨胀过程的热效应：
Q = 0
29
③ 真空膨胀： We = 0
dU = Q + We = 0
或
即
∆U = Q + We = 0
“气体向真空膨胀时，体积增大，但 “压力不高时，一定温度下的气体的
数学推导？？
温度不变，内能也不变。”
3
We = -Fd l = -P外Ad l = -P外dV
（dV为膨胀时体系体积的变化值）
体积变化V1→V2： We
V2
V1
P外 dV
功不是状态函数，而与
途径有关，
功的符号
4
• 不同过程膨胀功（在P-V图中的表示）
1）真空膨胀
此时施加在活塞上的外压为零，P外= 0， ∴ 体系在膨胀过程中没有对外作功，即：
25
2. 恒压过程
P = P外 ≡常数
热力学第一定律：
dU = Q P外dV
恒压过程，只有体积功时：
V2 V2 V1 V1
Q p U P外dV U PdV U P dV U P V
V1 V2
气体膨胀做功温度
气体膨胀做功温度【原创实用版4篇】目录（篇1）1.气体膨胀做功的定义与原理2.气体膨胀做功与温度的关系3.气体膨胀做功的应用举例4.总结正文（篇1）【1.气体膨胀做功的定义与原理】气体膨胀做功是指气体在膨胀过程中，由于其内部分子间距的增大，克服分子间引力所做的功。
当气体从高压区向低压区膨胀时，气体内部的分子间距会发生变化，从而使气体对外做功。
根据热力学第一定律，气体膨胀做功的过程中，气体的内能会发生改变，进而影响气体的温度。
【2.气体膨胀做功与温度的关系】气体膨胀做功与温度之间存在密切的关系。
当气体膨胀做功时，气体内部的分子热运动加剧，导致温度升高。
反之，当气体被压缩时，气体内部的分子间距减小，分子热运动减缓，温度降低。
这种现象可以通过理想气体状态方程 PV=nRT 进行解释，其中 P 为气体压强，V 为气体体积，n 为气体摩尔数，R 为气体常数，T 为气体的绝对温度。
从方程中可以看出，当气体体积 V 增大时，如果压强 P 不变，温度 T 会相应地升高。
【3.气体膨胀做功的应用举例】气体膨胀做功在现实生活中有广泛的应用，例如内燃机、制冷系统等。
在内燃机中，燃料在气缸内燃烧产生高温高压气体，这些气体在膨胀过程中对活塞做功，从而驱动活塞往复运动，实现内燃机的工作。
在制冷系统中，制冷剂在压缩和膨胀过程中，通过吸收和释放热量来实现对冷媒的冷却。
【4.总结】气体膨胀做功是气体在膨胀过程中对外做的功，与气体的温度密切相关。
当气体膨胀做功时，气体内部的分子热运动加剧，导致温度升高。
这种现象在现实生活中有广泛的应用，如内燃机和制冷系统等。
目录（篇2）1.气体膨胀做功的定义2.气体膨胀做功与温度的关系3.气体膨胀做功的应用正文（篇2）一、气体膨胀做功的定义气体膨胀做功是指气体在压力作用下发生体积膨胀时，气体分子与容器壁之间产生的相互作用力所做的功。
在这个过程中，气体的内能会发生改变，从而影响气体的温度。
二、气体膨胀做功与温度的关系1.温度上升时，气体分子的热运动加剧，分子间的距离加大，从而使得气体体积膨胀。
热力学实验中如何测量理想气体的内能变化
热力学实验中如何测量理想气体的内能变化在热力学的研究中，理想气体的内能变化是一个重要的研究课题。
了解如何测量理想气体的内能变化，对于深入理解热力学原理以及解决实际的热学问题具有重要意义。
首先，我们要明确理想气体的内能概念。
理想气体的内能仅仅取决于气体的温度，而与气体的压强、体积等因素无关。
这是因为理想气体分子之间没有相互作用的势能，其内能仅包含分子的平动动能、转动动能和振动动能。
在实验中，测量理想气体内能变化的方法主要有以下几种：一、绝热过程测量法绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程。
在绝热条件下，对理想气体进行压缩或膨胀操作。
根据热力学第一定律，绝热过程中系统所做的功等于内能的变化。
例如，我们可以使用一个绝热容器，里面装有理想气体。
通过一个可移动的活塞对气体进行压缩或膨胀。
通过测量活塞移动的距离以及施加在活塞上的力，计算出外界对气体所做的功。
由于绝热过程没有热量交换，所以这个功的大小就等于气体内能的变化。
二、定容加热测量法在定容条件下，对理想气体进行加热。
因为体积不变，气体不对外做功，根据热力学第一定律，输入的热量全部转化为内能的增加。
实验中，将理想气体密封在一个固定体积的容器中，然后通过加热装置（如电阻丝）对气体进行加热。
同时，使用温度计测量气体温度的变化。
根据气体的比热容以及温度的升高值，可以计算出气体内能的增加量。
三、定压加热测量法在定压条件下对理想气体加热。
在这个过程中，气体不仅温度升高，还会因体积膨胀而对外做功。
但根据热力学第一定律，输入的热量等于内能的增加与对外做功之和。
实验时，将理想气体置于一个可保持压强恒定的容器中，通过加热装置对气体加热。
测量气体的温度变化、压强以及体积的变化。
根据定压比热容、温度变化以及做功的计算，可以得出内能的变化。
四、利用热力学循环测量常见的热力学循环如卡诺循环，可以用来测量理想气体的内能变化。
卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在等温过程中，理想气体与外界有热量交换，但内能不变。
最新人教版初中物理九年级全册第十三章《内能》测试卷(含答案解析)
一、选择题1．关于温度、内能和热量，下列说法错误的是（）A．物体具有的内能就是物体具有的热量B．物体内能增大，可能是从外界吸收了热量C．物体内能减小时，温度可能不变D．气体体积膨胀，对外做功，内能一定减少2．如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（）A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大3．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（）A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加B．乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，说明分子间只存在引力C．丙图中活塞向下运动时，瓶内空气温度升高，属于内能转化为机械能D．丁图中小朋友下滑时，是通过做功增加了物体内能4．下列有关比热容的说法正确的是（）A．不同物质的比热容一定不同B．同种物质质量越大比热容就越大C．比热容大的物质吸热能力弱D．汽车发动机用水做冷却剂是因为水的比热容大5．下列现象中可以用分子热运动解释的是（）A．春天里，柳絮纷飞B．夏天里，白云飘荡C ．秋天里，丹桂飘香D ．冬天里，雪花飘飘6．依据你所学的热学知识，判断下列说法中正确的是（ ） A ．钻木取火，是通过热传递的方式改变物体的内能 B ．物体内能增加，温度一定升高 C ．0C ︒的冰块没有内能D ．汽车发动机用水作冷却液，是利用水的比热容大的特性7．甲、乙、丙三个物体的质量关系为m m m =甲乙丙>，当其吸收热量情况如图所示时，升高的温度关系为t t t ∆<∆=∆甲乙丙，则关于这三个物体，下列说法正确的是（ ）A ．乙的比热容最小B ．甲、乙的比热容相等C ．甲、乙的末温一定相等D ．若三个物体的温度都降低1℃，丙放出的热量最少8．一位同学用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时，根据结果描绘温度一时间图像如图所示。