6-2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
 

例题6-2-1 一个可以自由滑动的绝热活塞把体积为的绝热容器分为左右相等的两部分A和B, A和B各盛有的单原子理想气体,其温度均为,如果用一外力作用于活塞上缓慢地把A压为原体积的一半(活塞与容器摩擦可忽略,活塞杆体积也可忽略)。求:(1)外力作的功;(2)如果在把A压缩为时,把活塞的阀门打开,两边气体混合,求容器内最终温度。

解:(1)求外力做功有两种方法。

方法一:由于容器绝热,外力做功等于容器内气体内能的增加,其大小为A、B两部分增量之和,即

        

其中

        

        

方法二:活塞缓慢移动可视为准静态过程,活塞受力平衡。设活塞面积为,则,向左移动距离力做正功,而做负功,做功数值相等。

        

        

        

(2)外力做功后,两部分气体混合,温度升高,内能增加,,由

        

容器最后温度为