Jag får inte exakt skillnaden mellan isotermisk expansion och fri expansion: i fri expansion görs inget arbete eftersom det finns finns inget externt yttre tryck. När det gäller isotermisk expansion appliceras inget tryck, hur sägs då arbete göras i det fallet?
Kommentarer
- Tja i fri expansion är det yttre trycket noll. Vid isotermisk expansion förändrar vi inte det yttre trycket. Vi låter snarare den tillförda värmen gå direkt i form av arbete. Uttrycket för arbete är $ P \ triangel V $. Således kan du se i fallet med fri expansion att arbetet är noll eftersom det yttre trycket är noll. För isotermisk expansion är det yttre trycket konstant, inte nödvändigtvis noll.
Svar
I fri expansion utförs inget arbete eftersom det inte finns någon externa l yttre tryck.
Det är verkligen sant, faktiskt fri expansion är en oåterkallelig process där en gas expanderar till en isolerad evakuerad kammare, du kan tänka på det som en behållare med en kolv och gasen får expandera i vakuum.
Därför är det uppenbart att $ P_ {ext} = 0 $ under expansionen, så $ W = 0 $. Nu för en idealisk gas sker denna process snabbt så att temperaturen inte stiger lika bra, så $ dT = 0 $, så enligt termodynamikens första lag $ Q = 0 = W $ och eftersom inre energi bara är en funktion av temperaturen, så $ dU = 0 $ också.
Så det var för gratis expansion.
Nu för isotermisk expansion:
Här om vi ser och karakteriserar staterna efter och före isotermisk expansion kan vi se: $$ T_1 = T_2 $$ men andra kvantiteter skiljer sig åt, som det yttre trycket är konstant, inte nödvändigtvis noll.
Därför kan utfört arbete ges genom:
$$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} pdV $$ och som $$ p = \ frac {nRT} {V} $$
Utfört arbete kan ges som, $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} \ frac {nRT} {V} dV $$ $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – nRT ln \ frac {V_2} {V_1} $$
Och därför skiljer sig arbetet vid isotermisk expansion jämfört med det för fri expansion.
Kommentarer
- hmm..så ritvik coudary säger du att det inte finns någon värme som uppnåtts vid fri expansion. . om det då inte sker någon temperaturförändring, hur skulle gasen expanderas
- och om gasen tar lite värmeenergi Q för att expandera måste den resultera i en förändring av intern energi U eller utfört arbete W eftersom Q = U + W
- @BhargavaSisirKurella det finns inget samband mellan temperaturförändringen och expansionen av gasen, det är även om temperaturen inte ' t förändras kan gasen expandera.
- I fallet med fri expansion för ideala gaser, vilket är en irreversibel process , ingen värme tas in eller ges ut och det finns också ingen temperaturförändring , därav resultatet. Se även Joule-expansion
Svar
Det finns inget begrepp med temperatur här eftersom det ursprungliga villkoret för fri expansion antas om systemet är ordentligt isolerat, det vill säga, det finns ingen värmeinteraktion mellan systemet och omgivningen är tillåtet, men enligt min personliga åsikt kommer systemets temp att försöka förändras under denna snabba process, men eftersom systemet är isolerat kommer ingen värmeöverföring att äga rum och i slutändan kommer det inte att bli någon förändring i systemets interna energi.
Jag hoppas att några av er kan rätta till mig .
Tack