Что происходит с температурой при увеличении объема (закон Шарля)

Возьмем для начала закон Бойля.

Предположения:

  • Газ идеальный.
  • В безмассовом поршне, который можно расширить без трения
  • адиабатический

Если бы мы уменьшили объем поршня, давление внутри увеличилось бы, потому что молекулы газа чаще ударялись бы о стенки.

Если бы мы увеличили внешнее давление на поршень, объем поршня уменьшился бы до тех пор, пока внутреннее давление не сравнялось бы с внешним давлением.

Мы видим здесь, что закон Бойля прекрасно объясняется кинетической моделью газов (T остается постоянной).

Давайте посмотрим на закон Чарльза (P остается постоянным)

Если бы мы увеличили температуру молекул, их кинетическая энергия увеличилась бы и, следовательно, ударила бы по поршню с большей силой и увеличила бы объем поршня до тех пор, пока внутреннее и внешнее давления не сравнялись.

Но если бы мы самопроизвольно увеличили объем поршня, температура НЕ увеличилась бы в результате (для поддержания увеличенного объема против постоянного внешнего давления), потому что тепло не возникает самопроизвольно.

Таким образом, кажется, что закон Чарльза работает только в одну сторону, но не в другую. И что T и V не связаны внутренне, как P и V в законе Бойля. Это правда?

physics.stackexchange.com/q/245808 может быть полезным, а может и не быть. Если вы толкаете поршень вниз (то есть уменьшаете объем), вы совершаете работу над молекулами газа.
Когда вы говорите, что температура НЕ будет увеличиваться, вы, вероятно, ссылаетесь на тот факт, что внутренняя энергия идеального газа не меняется, как и его температура. Это означает, что ни газ не совершает никакой работы, ни какая-либо работа совершается над ним. Но тогда скажите мне, как объем системы будет увеличиваться самопроизвольно ?
Закон Бойля относится к изотермическому изменению, а не к адиабатическому.
« потому что тепло не возникает самопроизвольно ». Ошибочно думать, что тепло должно быть там, чтобы температура повышалась. Другие виды передачи энергии также могут вызывать изменение температуры, например работа .

Ответы (2)

Сам ответ скрыт во второй части вашего вопроса. P в любом газовом законе относится к давлению внутри объема контейнера [которое всегда равно внешнему давлению на контейнер]

Теперь, во второй части вашего вопроса, утверждения

(P поддерживается постоянным)

&

если бы мы самопроизвольно увеличили объем поршня

не может быть истинным одновременно.

Как только вы захотите увеличить объем сосуда (независимо от способа достижения такого изменения — обратимым поршневым процессом или необратимым свободным расширением), — вы должны уменьшить внешнее давление на поршень и тем самым уменьшить давление внутри контейнера также уменьшается, и тогда вы можете соответствующим образом применить кинетическую теорию [Обратите внимание, что, если эти два P не равны, вы не можете применить какой-либо газовый закон, потому что они действительны только для равновесных ситуаций. Очень важно помнить об этом условии, когда вы думаете о подобных мысленных экспериментах. ]

В заключение, все газовые законы работают независимо от того, являются ли изменения переменных положительными или отрицательными, до тех пор, пока вы внимательно следите за выполнением всех условий, включая условие равновесия и обратимости.

Поскольку первоначальный комментарий теперь удален, я переписываю комментарий, в ответ на который я сделал это: «Разве не нарушается закон Чарльза, когда у меня есть две комнаты, разделенные стеной, и я удаляю стену?» Хм... процесс, который вы только что описали, представляет собой необратимое свободное расширение идеального газа. Таким образом, после того, как вы убрали стену и предоставили достаточно времени, чтобы позволить системе достичь равновесия, давление теперь не будет равно начальному давлению. Так что даже здесь, г п "=" 0 условие не соответствует действительности.

Сжатие газа, который не находится при абсолютном нуле, повысит его температуру, потому что конечный объем газа при конечной температуре имеет заданное количество тепловой энергии. когда это заданное количество тепловой энергии занимает меньше места, ее температура повышается. И наоборот, когда он занимает большее пространство, его температура снижается. так что оба закона обратимы.

Что происходит с температурой при увеличении объема (закон Шарля)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v