求详细解释，理想气体真空自由膨胀的过程

理想气体的真空自由膨胀的过程是一种不可逆的热力学过程，理想气体过程中气体在一个绝热的系统内膨胀，外界和系统之间没有功和热的交换。

真实气体在自由膨胀时会有温度的变化。若是理想气体，过程前后的温度不会变化，而且过程前后的状态符合以下的式子

其中p为压力，V为体积而下标的i及f表示初始及结束的状态。

在自由膨胀过程中，气体不满足热力学平衡的条件，一直要到自由膨胀结束时才符合热力学平衡。因此在过程中无法定义整个气体的状态函数。

例如其压力会随着位置而改变，而过程中无法明确的定义气体的体积。

自由膨胀过程

由于体系经历绝热过程，故与外界无热交换。又由于气体向真空自由膨胀，外压为零，故体系对环境做功也为零。由热力学第一定律可得体系内能的变化为零，理想气体的内能只是温度的函数，所以理想气体绝热自由膨胀后温度将恢复原来的温度。

说明：

1、 虽然理想气体绝热自由膨胀后温度恢复，但整个过程并不是恒温过程。

2、理想气体绝热自由膨胀过程是非准静态过程，除初，末态外，系统每一时刻都处于非平衡态。

3、对于实际气体，温度一般不会恢复到原来温度。

扩展资料

从微观上看，理想气体的分子有质量，无体积，是质点；每个分子在气体中的运动是独立的，与其他分子无相互作用，碰到容器器壁之前作匀速直线运动；理想气体分子只与器壁发生碰撞，碰撞过程中气体分子在单位时间里施加于器壁单位面积冲量的统计平均值，宏观上表现为气体的压强。

从宏观上看.理想气体是一种无限稀薄的气体，它遵从理想气体状态方程和焦耳内能定律。

理想气体的性质

1、分子体积与气体分子之间的平均距离相比可以忽略不计；

2、分子之间没有相互作用力，不计分子势能；

3、分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失；

4、在容器中，在未碰撞时考虑为作匀速运动，气体分子碰撞时发生速度交换，无动能损失；

5、理想气体的内能是分子动能之和。

参考资料来源：百度百科-自由膨胀

参考资料来源：百度百科-理想气体

因为自由膨胀时间不计，来不及发生热交换，近似视作绝热Q不变，而没有压力对气体做功，所以W为0，由热一律，T不变。

理想气体V变为原来两倍，p变为原来二分之一，理想气体U，H均为T的单值函数，所以UH不变。

自由膨胀是一种不可逆的热力学过程，过程中气体在一个绝热的系统内膨胀，外界和系统之间没有功和热的交换。

在自由膨胀过程中，气体不满足热力学平衡的条件，一直要到自由膨胀结束时才符合热力学平衡。因此在过程中无法定义整个气体的状态函数。例如其压力会随着位置而改变，而过程中无法明确的定义气体的体积。

扩展资料：

由于体系经历绝热过程，故与外界无热交换。又由于气体向真空自由膨胀，外压为零，故体系对环境做功也为零。由热力学第一定律可得体系内能的变化为零，理想气体的内能只是温度的函数，所以理想气体绝热自由膨胀后温度将恢复原来的温度。

虽然理想气体绝热自由膨胀后温度恢复，但整个过程并不是恒温过程。理想气体绝热自由膨胀过程是非准静态过程，除初，末态外，系统每一时刻都处于非平衡态。对于实际气体，温度一般不会恢复到原来温度。

参考资料来源：百度百科——自由膨胀

因为自由膨胀时间不计 来不及发生热交换 近似视作绝热Q不变 而没有压力对气体做功 所以W为0 由热一律 T不变
理想气体 V变为原来两倍 p变为原来二分之一
理想气体U，H均为T的单值函数 所以 U H 不变