準(zhǔn)靜態(tài)過程氣體體積變化與做功的關(guān)系

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1、| 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// VcL37 No」弋 Jan-Feb.2008 屮二MF敎婁參考 査奏輔導(dǎo) ? n I ? I ? l,il ?? I ■ ■■ .1 ?FF ■ I .1 ■ I ■■ H I | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// 準(zhǔn)靜態(tài)過程氣価飾積變化與做m的關(guān)系 陳雅 (遼蘇省南通市第二中學(xué) 226002) | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// S 3 —、準(zhǔn)靜杰過理 系筑由某一

2、平撕態(tài)畀始變化，狀態(tài)的變化必然零戡壞平 術(shù)，在一定的條件下，原來的平衡態(tài)被破壞品還需耍經(jīng)過一段 時間才能達(dá)創(chuàng)新的平衝.這段時間軼為弛矗時間.當(dāng)一個過程 進(jìn)行的肘間比弛攜時間大得窖即過程進(jìn)行得“無屜緩慢”日趴 便礙過程中的每一平狀態(tài)都達(dá)利平衡態(tài)，這樣的過程就町認(rèn) 為是準(zhǔn)靜杰過程一反氣休的準(zhǔn)靜態(tài)壓搭過程為例?緩慢推進(jìn)活 基壓端氣缸叩的氣體，弛璨時間捋IO_J s.如果壓縮一次斯用 的時間為】氣則可立認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程.準(zhǔn)靜態(tài)過程足一種 理想化的過程?尼宴際過程14無限緩慢”進(jìn)廳時的扱限情形和 “投有屋擦阻力”理想條件下的過程. 顯然，件為準(zhǔn)斛態(tài)過程的無散中間狀態(tài)〔平衝態(tài))?可且用 無歡組狀態(tài)鞋駅來

3、描述「可用P*圖上的每一點來春示這些 平衡態(tài).系現(xiàn)的淮靜畫極化過程可用蘆“圖上的一條曲線叢 示?稱之為過程曲線. 二、理録叫體在準(zhǔn)靜態(tài)過程中的元功 如圖1所示，若在外力F柞用下曙基邏慢移動’則這牛過 穆就是(近假｝準(zhǔn)靜態(tài)過程：若在力F柞用下，活塞快逮移 動就為非靜態(tài)過程?這里討論準(zhǔn)靜態(tài)過程中的理想氣體 膨臓壓堀功與休枳變化的關(guān)系，以膨脹為例，設(shè)理想％體圖1 對擁■界做的元功為吐《\則 dA=F * df—/fSd/—/kIVt ① W= f dW- P； pdV. ② 」 Jv] 總功評的數(shù)值軸應(yīng)于少-y閣曲纜下的面枳?如圖Zt 由圖呂舂岀*功評是過feft.K數(shù)值與過程有去?理

4、程L 2和&中?盡骨始末狀態(tài)都相同.都提從原繪弒態(tài)A孌化到末 狀態(tài)氏但是pl/圖銭下所圈的面積顯旃大小不同，即三過程 中外界所做功的數(shù)值不同 三、帆煉怵積變憂與饒功的關(guān)聚 在中讐物理教學(xué)中?一魁研究的是弋體單純過程*如純等 溫、等壓*尊容過程緋，根搦②式有 尊容過程： w= P； z>dv-o. ③ JV,  尊壓過程’砒二訊丫=扒匕一匕幾 等溫過程: 吩譏I僉 ? 由③?⑤式可得岀如下結(jié)論：體積不變「不懂功I體積變 大?％休對外融正功：休積變小』卜界對％庫撇功. 但是值得注盤的是+上述結(jié)論是以吒體做單方血化｛純等 溫*純等壓或城等容過程■｝得到的.井車具備一嚴(yán)意文.為了對

5、 這類問膜能有一個明確的認(rèn)識t下面通過兩個峯方(rt!零個單 方過程紐說，即實際的任意變化過程)豈化過樫進(jìn)打分析. 例1 一定質(zhì)駅的理想吒休*由平輪杰A經(jīng)過-泵列變 化過程到達(dá)平衡態(tài)￡,11有V, = VB p 關(guān)垂.如圖4所示. P， A-C為等毘膨脹過程?外界對 氣休做功功P： 的大小為圖中矩形ACV,的面 積tC-*D為尊容過程"不擻功W嚴(yán) G O；r>*B為等壓壓軸過程』卜界對吒 體做功.曬=拱(叭一叭片即圖中 矩形BDV.V,的面積. 那么氣體在整牛過程中做的總功為 jVi )

6、?冗體對外撇功?做功栽值大小即圖中拒形 ACDH的面積. 同理，可以分析出此例的反過程?即由的變 化過程中一定有w>0,即總功大于零，外界對弐煒做功， 市此縣町M看出，左氣體累列孌化過程中'氣體體積最 終沒有發(fā)生變毗，但氣煉與外界卻有機(jī)械功?而且功的正頁與 玫程的方向有關(guān). 例2 一定質(zhì)童的理患?xì)庋?由平斷狀態(tài)沖蠱過一系列 查化過程到達(dá)平働狀態(tài)冇 叭V*,如圖5所示.如果氣體變 化按AfE—D-YfR的變化過 程逬存*不難喬出吒怵在這個變 化過程中外界對氣體撇的總功為 ^ = -^(VJ-V1｝+/h(Vn-V:) =(R—駅涎巧一卩小一從￡吧 一 2 由圖5可匐，如果範(fàn)形DC

7、BE 的面積丈干矩形AEV.V,的面積 值，則A>0,外界時吒怵做功；如果矩形IX：BE的而積小于施 | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// E-mail s pby御cfe? 1. can | 維普資訊 h ttp:// “嫦娥一號”為何要用紫外月球敏感器定姿 馬平妥 （陜西省富平縣逸山中學(xué) 711700） | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp:// 北京時間叫年10月24日訶時05分，我國在萌鬥衛(wèi)星 畫射中心用松征三號甲運(yùn)就火箭將円雄蛾一號”

8、衛(wèi)星成功送人 衣空?這是我國在席的十七大勝利召開后，又一令國人振奮的 大事.也是乳國就天事業(yè)繼兩彈一址'載人航天后的第三個里 理碑「橢蟒一號"是我國自主化程度璟商的衛(wèi)星，有多項技術(shù) 律世界上都是首次應(yīng)用，紫外月球亀感器定姿就是苴中一項. 那么為何耍采用此項扭術(shù)給衛(wèi)星定姿呢？ 我怕知道，控制衛(wèi)星姿態(tài)對于惺證星上儀器正常工作十 血奧宙于地球有大％丫向外太空有較強(qiáng)烈的紅外輻肘，所 以通常的胞球人造衛(wèi)星使用紅孫敏翳器對地面進(jìn)行定姿、定 軌，從而確宦衛(wèi)星的俯仰和灑動姿態(tài).但對于執(zhí)行繞月飛行任 務(wù)的亠嫦娥 號S能否便用類徵的姿態(tài)救擢器完砒測■呢？ 不低一因為月球上沒詢大氣，熹月廊屋射盍麗的輻射* W

9、此使用紅外績感器只能探測月球本障的紅外輻射.而月球本 體的虹外輻射光譜帶寬和逼度是I?著龍隔的照射方向和操測 鎖逍的變化而變化的.我捫尚缺乏這方面的試購數(shù)擔(dān)，所以目 盹衛(wèi)星用的紅外地球鍛感番泰以滿足月球探U任務(wù)朗姿態(tài)確 定要求.經(jīng)過反宣研究月Ifi不同物匱、不同地匪的反射特性后 發(fā)現(xiàn):在短說借段反射率差別有減小曲趨勞，建表明如果從紫 外諂段進(jìn)行觀藹，月面聯(lián)暗反差會有所改善，故可惜助于第外 敏感養(yǎng)緒衛(wèi)星定姿.那么什么是鷺外敏感器呢？ 崇外敏牌器是盛精外浚國通過對天悴的觀測獲得就天器 姿態(tài)宿慮的棒感器?紫外敏感器的工作披段一艇選在對地球 和恒星觀測均較為有利的260-300 nm.它可以同時觀測

10、多個 天體目標(biāo)*能怫握供三抽的航天器姿態(tài)信息.其優(yōu)點是休積和 廈■小，無可動機(jī)構(gòu)’利于艮期運(yùn)行，具有多種繼曙器的功能， 它蔣來攝有可能盛為統(tǒng)天器賽命測■的主翌敏感器.對于地 形AEV.V,的面租值.則A＜0,氣體時外界做功,如兩個fii積 相等，則A-0,氣協(xié)不做功.同理，對于初、末狀姦弋休協(xié)積確 足VA＞VB的悄況，也＜±1￡三種可能. 實際上，一個多冇過穆中系境対外所做的功可氐我尿為 時=吾。"一凸％*苫＜匚-丁4 ⑥ 梵中n為參方指數(shù)?可以取一8-4*之同的枉何值 為普適氣律?！?各單方｛等值】過程的事方指數(shù)分別為：等溫 過理rt-K等壓過程冷=0*尊容過程H-g.可見*氣律經(jīng)歷窯

11、方蠻化過程時，泵統(tǒng)對外所做的功不僅與慕統(tǒng)冶末狀態(tài)有關(guān)， 還與氣休在世一過糅中的參方措數(shù)有關(guān)+ 四屆結(jié) 根據(jù)上面的分折，可以得出以下結(jié)論： 球紫外敢感益的研究始見于19^2年芙國的Hmwyw訶公司 的 ERADS（Each Reference Atttude Determination System），隨 后199E年NASA God—dard空何飛行中心硏制萌基于軸利 敵肘的紫外地球亀屈器也進(jìn)廳了禱戟應(yīng)驗.但墨對于月球衛(wèi) 星便用紫外晝態(tài)敏愍器至今未見報趙，因此便用皓外月球救 感器定套是我國在世界上的首創(chuàng). 初嫦嬢一號”上的紫外月球嫩恿器的工柞麻理是：借助月 面的紫外輻射時月球表面進(jìn)齊威

12、傑.采用折轉(zhuǎn)反肘備和大視 場成像物撬繪舍構(gòu)嵐的復(fù)舍曲光舉系蜒完成對月煤邊篦的攝 取”折轉(zhuǎn)反肘撓分布于B牛視場方怕，用S梗鎮(zhèn)外反射面實理 8牛視場的履合 在光學(xué)頭部拍搔到月球影障后在CCD上成 像丫由軟件跡圖慷進(jìn)打處理和識別.槍閩出月球圓盤邊竦+確 定月心矢蠱方向，并應(yīng)用姿態(tài)處理算拡計算岀衛(wèi)星姿態(tài)*戟感 器采用光學(xué)難璃和光學(xué)晶揮的配Sb設(shè)計這到國際先進(jìn)水平* 視場可達(dá)到150 ?＜在境月軌道上看月球，所需的視場角鱷 130度h工件譜段：360-4BD nm,中心菠怪：4朗nrh|軟件數(shù)據(jù) 處理時間為1秒胖*完全可収達(dá)到執(zhí)行枉務(wù)的長求. M月29 B 18吋0］分 翻秒J蜿嬤一號"衛(wèi)星弟3桃變

13、軌嵐功’開姑圍驍?shù)厍蜣D(zhuǎn)最后一圈.在這一軌殖上+星上搭載 的蕈外敏感器擇機(jī)開蠟對地球和月球成燥山1日17時 餉分. “橢嫩一號"衛(wèi)星迪功實施入軌后的第四出變軌’艱利進(jìn)人地 月轉(zhuǎn)移軌道，開始飛向月球. 利用就外月球敏擢器給探月衛(wèi)星定姿是在國科學(xué)家的首 創(chuàng)■這也是對胡郵濤總書記在f七大報告中提出的“提高自主 創(chuàng)新能力w的貝體休現(xiàn)相信它可以確諜衛(wèi)星繞月時始坯處于 最佳的工作軽態(tài). 祝眼我門的“嫌蛾 號”一切順利，早日宦回月球的相關(guān) 宿息’團(tuán)中華民機(jī)的干年夢想！ 門〉若理想氣休經(jīng)歷單方變純等溫、純等壓或純等容 過稈人別有“豈棒體輕不變，不魅功”體積變大'氣悴對外劃 功豐悴職變小'外界対氣體撇功「 若理想氣祥經(jīng)歷爭方（宜雜）變憂，則豈怵體積不變, 但吒捧與外界仍有機(jī)械功*而且功的正負(fù)與過程的方向有關(guān)* 吒律體積變化（不論變大還是變小“和有三種可能情況*不做 功，代體肘外嫌功或外界對咒體傲功* 雖然中學(xué)物理敕學(xué)對汽怵參方過思不齊養(yǎng)求.只研靈單 方過程*但藪那也要特別注盍引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識到，在單方過 程研究中譜到的規(guī)律只適合單方過稈，埋過了這牛范團(tuán)規(guī)律 就可齟不適用了.也就是說*對枉何物理規(guī)律都要洼査其庭立 條件和便用范圉一 | 維普資訊 h ttp:// | 維普資訊 h ttp://