本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 基本信息 自由膨胀(英语:free expansion)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。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,而且过程前后的和匪雄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。因此在过程中无法地举愉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。 [1] 自由膨胀过程 由于体系经历绝热过程,故与外界无热交换断棕。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,所以理想气体糠恋喇匪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。实验证实参见焦耳实验:容器分为两室,左边贮有理想气体,右边为真空.如果将隔板抽开,左室中的气体将向 B室膨胀。这是气体对真空的自由膨胀,最后气体将均匀分布于两室。温船战墓度与原来温度相同。气体膨胀后,我们仍可用活塞将气体等温压回左霸朵润室,使气体回到初始状态。不过,此时我们必须对气体作功,所作的功转化为气体向外界传出的热量,根据热力学第二定律,我们无法通过循环过程再将这热量完全转化为功,所以气体对真空的自由膨胀过程是不可逆煮鸦拜誉过程。 [2] 相关条目 焦耳-汤姆孙效应