Question

某一密闭容器中密封着一定质量的某种实际气体，气体分子间的相互作用力表现为引力。

   （1）若这种气体的体积为V，摩尔体积为V₀，阿伏加德罗常数为N_A，写出此种气体分子数的估算表达式。

   （2）若上述气体从外界吸收了4. 2 × 10⁵ J的热量，同时气体膨胀对外界做了6×10⁵J的功，问：物体的内能变化了多少？其分子势能是增加还是减少？其分子动能如何变化？

Answer 1

解：（1）设这种气体分子数为n，

则有       （3分）

   （2）可根据热力学第一定律：∆U= W+Q定量分析。

因气体从外界吸收热量，所以Q=4. 2 × 10⁵ J

气体对外做功6×10⁵J，则外界对气体做功W= –6×10⁵J

据热力学第一定律∆U= W+Q得∆U = –6×10⁵ J+4. 2 × 10⁵ J= –1.8× 10⁵ J

所以物体内能减少了1. 8 ×10⁵J。      （3分）

因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了。       （2分）

因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子动能必然减少了，且分子动能的减少量一定大于分子势能的增加量。       （2分）