10.1: Вступ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 76520

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Рівняння 8.4.3, TV ^γ ⁻¹ = постійна, говорить нам, як обчислити падіння температури, якщо газ розширюється адіабатично і оборотно; він розширюється проти зовнішнього тиску (наприклад, поршня), і, штовхаючи поршень назад, молекули роблять зовнішню роботу і втрачають кінетичну енергію. Що ж станеться, якщо газ розширюється у вакуум? Припустимо, що газ утримується всередині балона не металевим поршнем, а тонкою мембраною, а мембрана розривається, так що молекули викидаються в порожній простір. Це, очевидно, незворотне розширення; малоймовірно, що всі молекули коли-небудь знайдуть свій шлях назад до циліндра. Молекули не роблять зовнішньої роботи. Якщо газ є ідеальним газом, міжмолекулярних сил немає, тому газ не робить внутрішньої роботи. Немає нічого, щоб уповільнити молекули в їх стрімголовому втечі з циліндра. Температура залишиться незмінною при розширенні. З іншого боку, якщо газ не є ідеальним газом, між молекулами будуть притягуючі сили ван дер Ваальса, тому молекули трохи сповільняться, коли газ розширюється і відбудеться невелике падіння температури. Але ми також нагадаємо, з моделі ван дер Ваальса, що на близьких міжмолекулярних відстанях сили між молекулами переважно відштовхують кулонові сили, тому також можливо, що якщо газ починається дуже щільним і він розширюється необоротно, як ми вже описали, він може спочатку стати трохи тепліше, як відштовхуючі кулонові сили розсовують молекули і прискорюють їх на своєму шляху.

Експерименти Джоуля і Джоуля-Томсона стосуються цих сценаріїв.