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第 2 题

一摩尔单原子理想气体初态绝对温度为 TiT_i、压强为 pp,在等压条件下缓慢加热至 Tf>TiT_f>T_i。气体满足 pV=RgTpV=R_gT,其中 RgR_g 为气体常数;忽略宏观动能和势能变化。规定气体做功及传入气体的热量为正。(a) 求体积变化和气体做功。(b) 求内能变化。(c) 求吸热量及热量与功之比。所有量均按题目规定的符号约定表示,并注明单位及物理允许范围。前一小问求出的结果可用于后续小问。 解答应写明每一步使用的物理规律与符号约定,并检查所得表达式的量纲是否符合目标物理量。除题目明确给出的理想化条件外,不需引入其他效应;符号均沿用题目定义。若存在极限情形或对称性,也应核对结果是否符合相应条件。 推导中引入的辅助量应在最终答案中换回题目原有符号。请勿混淆各小问给出的条件,并清楚区分初态与末态,或作用原因与产生的结果。 这些约定适用于本题的全部小问。结果应保持符号、数值关系与所选参考方向一致,并且每个结论都应能由已给条件和基本物理定律推出。
pΔV=Rg(Tf−Ti)⇒ΔV=RgΔTpp\Delta V=R_g(T_f-T_i)\quad\Rightarrow\quad \Delta V=\frac{R_g\Delta T}{p}
problems.proof.analysis

末态减初态并令 ΔT=Tf−Ti\Delta T=T_f-T_i。温度升高使 ΔV>0\Delta V>0,表示膨胀。