问题
计算题
一定质量的某种气体,当它的压强变为原来的3倍,体积减小为原来的一半时,其热力学温度变为原来的多少?试从压强和温度的微观意义进行说明。
答案
解:从压强和温度的微观意义对上述结果进行说明:从微观角度看,气体的压强大小跟两个因素有关:一个是气体分子的平均动能;一个是气体分子的密集程度,当体积减小为原来的一半时,气体分子的密集程度变为原来的2倍,这时气体的压强相应的变为原来的2倍,但还不能满足题意(题目要求压强变为原来的3倍),这时,只能从另外一个因素考虑,即增加气体分子的平均动能。而气体分子的平均动能是由温度来决定的,即应升高温度。根据计算,气体的热力学温度应变为原来的1.5倍,这时压强便在两个因素(体积减小——分子密集程度增大,温度升高——分子的平均动能增大)的共同作用下变为原来的3倍
设原来气体的压强为P0、体积为V0、热力学温度为T0,则末状态压强变为3P0、体积变为
由理想气体的状态方程,得