Ich verstehe nur nicht den genauen Unterschied zwischen isothermer Expansion und freier Expansion: Bei der freien Expansion wird seitdem keine Arbeit mehr geleistet ist kein externer externer Druck. Was den Fall der isothermen Expansion betrifft, wird kein Druck ausgeübt. Wie soll dann in diesem Fall gearbeitet werden?
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- Nun, bei freier Expansion ist der Außendruck Null. Bei isothermer Expansion ändern wir den Außendruck nicht. Vielmehr lassen wir die zugeführte Wärme direkt in die Form der Arbeit fließen. Der Ausdruck für Arbeit ist $ P \ Dreieck V $. Sie können also im Fall der freien Expansion sehen, dass die geleistete Arbeit Null ist, da der Außendruck Null ist. Bei der isothermen Expansion ist der Außendruck konstant und nicht unbedingt Null.
Antwort
Bei der freien Erweiterung wird keine Arbeit geleistet, da kein externa vorhanden ist l externer Druck.
Das ist sicherlich wahr, tatsächlich freie Expansion ist ein irreversibler Prozess, bei dem sich ein Gas in eine isolierte evakuierte Kammer ausdehnt. Sie können es sich wie einen Ann-Behälter mit einem Kolben vorstellen und das Gas im Vakuum ausdehnen.
Daher ist es offensichtlich, dass $ P_ {ext} = 0 $ während der Erweiterung ist, also ist $ W = 0 $. Für ein ideales Gas geschieht dieser Prozess schnell, so dass es auch nicht zu einem Temperaturanstieg kommt, also $ dT = 0 $, also nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik $ Q = 0 = W $ und da die innere Energie nur eine Funktion der Temperatur ist, also auch $ dU = 0 $.
Das war also für die freie Expansion.
Nun zur isothermen Expansion:
Hier, wenn wir die Zustände sehen und charakterisieren Nach und vor der isothermen Expansion können wir sehen: $$ T_1 = T_2 $$, aber andere Größen unterscheiden sich, da der Außendruck konstant ist, nicht unbedingt Null.
Daher kann die geleistete Arbeit gegeben werden durch:
$$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} pdV $$ und als $$ p = \ frac {nRT} {V} $$
Die geleistete Arbeit kann wie folgt angegeben werden: $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – \ int_ {1} ^ {2} \ frac {nRT} {V} dV $$ $$ W_ {1 \ rightarrow 2} = – nRT ln \ frac {V_2} {V_1} $$
Daher unterscheidet sich die geleistete Arbeit bei isothermer Expansion von der freien Expansion.
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- hmm..so ritvik coudary u sagen, dass bei freier Expansion keine Wärme gewonnen wird. Wenn sich dann keine Temperatur ändert, wie würde sich das Gas dann ausdehnen?
- und wenn das Gas etwas Wärmeenergie Q benötigt, um sich auszudehnen, muss dies zu einer Änderung der inneren Energie U oder der geleisteten Arbeit W führen, da Q = U. + W
- @BhargavaSisirKurella Es gibt keine Beziehung zwischen der Temperaturänderung und der Ausdehnung des Gases, selbst wenn die Temperatur ' nicht ändert, kann sich das Gas ausdehnen.
- Im Fall der freien Expansion für ideale Gase, die ein irreversibler Prozess ist, wird keine Wärme aufgenommen oder abgegeben und es gibt auch keine Temperaturänderung , daher das Ergebnis. Siehe auch Joule-Erweiterung
Antwort
Hier gibt es kein Temperaturkonzept, da der Anfangszustand der freien Expansion angenommen wird, wenn das System ordnungsgemäß isoliert ist. Dies bedeutet, dass keine Wärmewechselwirkung zwischen System und Umgebung zulässig ist. Meiner persönlichen Meinung nach wird jedoch die Temperatur des Systems dies versuchen Änderungen während dieses schnellen Prozesses, aber da das System isoliert ist, findet keine Wärmeübertragung statt und am Ende ändert sich die innere Energie des Systems nicht.
Ich hoffe, einige von Ihnen können mich korrigieren .
Danke