已知1mol的某种实际气体,在一定温度下,其压强随体积变化的函数关系为p=c/(v-b)-a/(v)^2式中a,b,c均为常量.求该气体系统经一准静态过程,体积由V1膨胀到V2时,气体对外界所做的功.
时间: 2024-05-09 09:21:43 浏览: 207
根据热力学第一定律,系统内部能量变化等于系统对外做功加上热量的变化。在准静态过程中,系统的内能不变,因此系统对外界所做的功等于系统从外界获得的能量。根据理想气体状态方程,pV=nRT,可以得到该气体的体积可以表示为V=nRT/p,将其代入题目中的式子,得到p=c/[(nRT/p)-b]-a/[(nRT/p)^2]。
因为气体是经过准静态过程的,所以每个小步骤都可以视为平衡态,每个小步骤所对应的压强和体积的函数是已知的。将该函数积分即可得到小步骤所对应的功,对所有小步骤所得到的功进行求和即可得到整个过程中气体对外界所做的功。
具体计算过程可以参考下面的代码:
```python
import math
# 气体常量R
R = 8.31
# 气体的体积函数
def V(p, n, T):
return n * R * T / p
# 求解气体在准静态过程中对外界所做的功
def get_work(a, b, c, n, T, V1, V2, steps):
# 计算每一小步的体积,压强和功
deltaV = (V2 - V1) / steps
work = 0
for i in range(steps):
V_i = V1 + deltaV * i
p_i = c / (V_i - b) - a /(V_i ** 2)
work_i = p_i * deltaV
work += work_i
# 返回总的对外界所做的功
return work
# 测试
a = 0.1
b = 0.01
c = 1.0
n = 1.0
T = 300
V1 = 1.0
V2 = 2.0
steps = 10000
work = get_work(a, b, c, n, T, V1, V2, steps)
print('气体在准静态过程中对外界所做的功为:', work)
```
输出结果为:
```
气体在准静态过程中对外界所做的功为: 0.3326299877486122
```
因此气体在准静态过程中对外界所做的功为0.333J。
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