准静态过程气体体积变化与做功的关系

1、| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/VcL37 No弋Jan-Feb.2008屮二MF敎娄参考査奏辅导 n I I l,il I .1 FF I .1 I H I| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/准静态过程气価饰积变化与做m的关系陈雅(辽苏省南通市第二中学 226002)| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/S 3、准静杰过理系筑由某一平撕态畀始变化，狀态的变化必然零戡坏平 術，在一定的条件下，原来的平衡态被破坏品还需耍经过一段 时间才能达创新的平衝.这段时间軼为弛矗时间.当一个过程 进行的肘间比弛攜时间大得窖即过程进行得“无屉缓慢”

2、日趴 便碍过程中的每一平状态都达利平衡态，这样的过程就町认 为是准静杰过程一反气休的准静态压搭过程为例缓慢推进活 基压端气缸叩的气体，弛璨时间捋IO_J s.如果压縮一次斯用 的时间为】氣则可立认为是准静态过程.准静态过程足一种 理想化的过程尼宴际过程14无限缓慢”进厅时的扱限情形和 “投有屋擦阻力”理想条件下的过程.显然，件为准斛态过程的无散中间狀态平衝态)可且用 无歡组状态鞋駅来描述可用P*图上的每一点来春示这些 平衡态.系現的淮静畫極化过程可用芦“图上的一条曲线叢 示称之为过程曲线.二、理録叫体在准静态过程中的元功如图1所示，若在外力F柞用下曙基逻慢移动则这牛过 穆就是(近假准静态过程：

3、若在力F柞用下，活塞快逮移 动就为非静态过程这里讨论准静态过程中的理想气体 膨臓压堀功与休枳变化的关系，以膨胀为例，设理想体图1 对拥界做的元功为吐则dA=F * df/fSd/kIVtW= f dW- P； pdV. Jv总功评的数值轴应于少-y阁曲缆下的面枳如图Zt由图吕舂岀*功评是过feft.K数值与过程有去理程L 2和&中尽骨始末狀态都相同.都提从原绘弑态A娈化到末 狀态氏但是pl/图銭下所圈的面积显旃大小不同，即三过程 中外界所做功的数值不同三、帆炼怵积变忧与饶功的关聚在中讐物理教学中一魁研究的是弋体单純过程*如純等 温、等压*尊容过程绯，根搦式有尊容过程： w= P； z&

4、gt;dv-o.JV,尊压过程砒二讯丫=扒匕一匕几等溫过程: 吩讥I佥 由式可得岀如下結论：体积不变不懂功I体积变 大休对外融正功：休积变小卜界对库撇功.但是值得注盘的是+上述结论是以吒体做单方血化纯等 温*純等压或城等容过程得到的.井车具备一嚴意文.为了对 这类问膜能有一个明确的认识t下面通过两个峯方(rt!零个单 方过程纽说，即实际的任意变化过程)豈化过樫进打分析.例1 一定质駅的理想吒休*由平輪杰A经过-泵列变 化过程到达平衡态£,11有V, = VB p 关垂.如图4所示.P，A-C为等毘膨胀过程外界对 气休做功功P： 的大小为图中矩形ACV,的面 积tC-*D为尊容过程&q

5、uot;不擞功W严 G O；r>*B为等压压轴过程卜界对吒 体做功.晒=拱(叭一叭片即图中 矩形BDV.V,的面积.那么气体在整牛过程中做的总功为<Vi Vi) + (v£ - V,) - (/i pt) (V>jVi )<o.即总功小于零冗体对外撇功做功栽值大小即图中拒形ACDH的面积.同理，可以分析出此例的反过程即由的变 化过程中一定有w>0,即总功大于零，外界对弐炜做功，市此縣町M看出，左气体累列娈化过程中'气体体积最 终没有发生变毗，但气炼与外界却有机械功而且功的正页与 玫程的方向有关.例2 一定质童的理患气佯由平斷狀态冲蛊过一系列 查化

6、过程到达平働状态冇 叭V*,如图5所示.如果气体变 化按AfED-YfR的变化过 程逬存*不难乔出吒怵在这个变 化过程中外界对气体撇的总功为 = -(VJ-V1+/h(Vn-V:)=(R駅涎巧一卩小一從£吧一 2由图5可匐，如果範形DCBE 的面积丈干矩形AEV.V,的面积 值，则A>0,外界时吒怵做功；如果矩形IX：BE的而积小于施| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/E-mail s pby御cfe? 1. can| 维普资讯 h ttp:/“嫦娥一号”为何要用紫外月球敏感器定姿马平妥（陕西省富平县逸山中学 711700）| 维

7、普资讯 h ttp:/| 维普资讯 h ttp:/北京时间叫年10月24日诃时05分，我国在萌鬥卫星 畫射中心用松征三号甲运就火箭将円雄蛾一号”卫星成功送人 衣空这是我国在席的十七大胜利召开后，又一令国人振奋的 大事.也是乳国就天事业继两弹一址'载人航天后的第三个里 理碑橢蟒一号"是我国自主化程度璟商的卫星，有多项技术 律世界上都是首次应用，紫外月球亀感器定姿就是苴中一项. 那么为何耍采用此项扭术给卫星定姿呢？我怕知道，控制卫星姿态对于惺证星上仪器正常工作十 血奧宙于地球有大丫向外太空有较强烈的红外輻肘，所 以通常的胞球人造卫星使用红孙敏翳器对地面进行定姿、定 轨，从而确宦卫

8、星的俯仰和灑动姿态.但对于执行绕月飞行任 务的亠嫦娥 号S能否便用类徵的姿态救擢器完砒测呢？不低一因为月球上没询大气，熹月廊屋射盍丽的辐射* W 此使用红外績感器只能探测月球本障的红外辐射.而月球本 体的虹外辐射光谱带宽和逼度是I®着龙隔的照射方向和操测 锁逍的变化而变化的.我扪尚缺乏这方面的试购數擔，所以目 盹卫星用的红外地球鍛感番泰以满足月球探U任务朗姿态确 定要求.经过反宣研究月Ifi不同物匮、不同地匪的反射特性后 发现:在短说借段反射率差别有减小曲趋勞，建表明如果从紫 外谄段进行观藹，月面聯暗反差会有所改善，故可惜助于第外 敏感养绪卫星定姿.那么什么是鷺外敏感器呢？崇外敏牌器

9、是盛精外浚国通过对天悴的观测获得就天器 姿态宿虑的棒感器紫外敏感器的工作披段一艇选在对地球 和恒星观测均較为有利的260-300 nm.它可以同时观测多个 天体目标*能怫握供三抽的航天器姿态信息.其优点是休积和 厦小，无可动机构利于艮期运行，具有多种繼曙器的功能， 它蒋来摄有可能盛为統天器赛命测的主翌敏感器.对于地 形AEV.V,的面租值.则A0,气体时外界做功,如两个fii积 相等，则A-0,气协不做功.同理，对于初、末狀姦弋休协积确 足VAVB的悄况，也±1£三种可能.实际上，一个多冇过穆中系境対外所做的功可氐我尿为 時=吾。"一凸*苫匚-丁4梵中n为參方指数

10、可以取一8-4*之同的枉何值 为普适气律常各单方等值】过程的事方指数分别为：等温 过理rt-K等压过程冷=0*尊容过程H-g.可见*气律经历窑 方蛮化过程时，泵统对外所做的功不仅与慕统冶末状态有关， 还与气休在世一过糅中的參方措数有关+四屆结根据上面的分折，可以得出以下结论：球紫外敢感益的研究始见于192年芙国的Hmwyw诃公司 的 ERADS（Each Reference Atttude Determination System），随 后199E年NASA Goddard空何飞行中心硏制萌基于轴利 敵肘的紫外地球亀屈器也进厅了祷戟应验.但墨对于月球卫 星便用紫外晝态敏愍器至今未见报趙，因此便

11、用皓外月球救 感器定套是我国在世界上的首创.初嫦嬢一号”上的紫外月球嫩恿器的工柞麻理是：借助月 面的紫外辐射时月球表面进齐威傑.采用折转反肘備和大视 场成像物撬绘舍构嵐的复舍曲光举系蜒完成对月煤边篦的摄 取”折转反肘撓分布于B牛視场方怕，用S梗镇外反射面实理 8牛视场的履合 在光学头部拍搔到月球影障后在CCD上成 像丫由软件跡图慷进打处理和识别.枪闽出月球圆盘边竦+确 定月心矢蛊方向，并应用姿态处理算拡计算岀卫星姿态*戟感 器采用光学难璃和光学晶挥的配Sb设计这到国际先进水平* 视场可达到150 ®在境月轨道上看月球，所需的视场角鳄 130度h工件谱段：360-4BD nm,中心菠怪

12、：4朗nrh|软件数据 处理时间为1秒胖*完全可収达到执行枉务的長求.M月29 B 18吋0分 翻秒J蜿嬷一号"卫星弟3桃变 轨嵐功开姑围骁地球转最后一圈.在这一轨殖上+星上搭载 的蕈外敏感器择机开蜡对地球和月球成燥山1日17时 饷分. “橢嫩一号"卫星迪功实施入轨后的第四出变轨艰利进人地 月转移轨道，开始飞向月球.利用就外月球敏擢器给探月卫星定姿是在国科学家的首 创这也是对胡邮涛总书记在f七大报告中提出的“提高自主 创新能力w的貝体休现相信它可以确谍卫星绕月时始坯处于 最佳的工作軽态.祝眼我门的“嫌蛾 号”一切顺利，早日宦回月球的相关 宿息團中华民機的干年梦想！门若理想气休经历单方变纯等温、纯等压或纯等容 过稈人別有“岂棒体輕不变，不魅功”体积变大'气悴对外划 功丰悴职变小'外界対气体撇功若理想气祥经历爭方（宜杂）变忧，则岂怵体积不变, 但吒捧与外界仍有机械功*而且功的正负与过程的