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[求助] 关于真空膨胀的问题已有1人参与

理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器，余下的气体继续膨胀时所做的体积功是＞0/＜0/＝0？答案是等于0，为什么不是小于0膨胀一部分气体后真空容器没已经有气体了，不是应该有压强吗？

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1楼 2019-07-20 15:59:23

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mbchen

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【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1

（1）因为功不是状态函数，即功的微小变化不是恰当微分，所以体系对外做的功一定是与路径有关的，即不同的路径，功也不同。
（2）因此，理想气体向真空膨胀过程，气体（体系）对外做的功一定是与始态到终态的路径有关的。也就是，一定要先告知路径（即具体如何膨胀的）然后才能求算该具体路径中，体系对外做的功。
（3）在同样始态和终态的条件下，这样的路径有无数条。你在题目中努力设想的膨胀方式其实就是其中一条。
（4）可是，不是所有的路径都能用简单方法求出功来的。于是，通常是设想几条便于计算的路径，然后求这些具体过程中的功。
于是有“真空膨胀”（即设想有个极轻的活塞，不让部分气体先膨胀到真空中去，保持真空部分整体改变体积），也就是“一步真空膨胀”的路径。
也可以设计另一条路径，即“两步真空膨胀”；或“多步真空膨胀”。
无论如何，不能像你设想的那样觉得“非常真实的”膨胀路径，尽管你可以那样设计，没有任何理由说你错，但是给以后功的计算带来极大麻烦。所以，通常不像你这么想。

反正，人们最关心于是也就最重要的是去证明：体系在可逆（即准静态的）真空膨胀过程中对外做的功一定大于在不可逆真空膨胀过程中对外做的功。的确，人们成功地证明了。