工艺工程师的关键方程式热力学

热力学过程中的功

系统可以通过不同的路径从状态A到达状态B。系统在经历状态变化时所遵循的这些路径被称为热力学过程。某些特殊的热力学过程的特征是在整个过程过程中保持某些热力学变量不变。从状态A到状态B所做的热力学功取决于所经过的路径。

等压过程(恒压)

等压过程中的热力学功由,

对于理想气体的封闭系统,功变成,

等容过程(等容)

等容过程中的热力学功由,

,因为体积保持不变。

因此,对于等容过程,所做的功总是零。等容过程的一个典型例子是从一个封闭系统中增加或排出热量。体积保持不变,但温度和压力随着过程的变化而变化。

等温过程(恒温)

等温过程中所做的功由,

因此,对于膨胀系统所做的功是负的,对于收缩系统所做的外部功是正的。

绝热过程(无传热)

绝热系统与外界环境完全绝缘,系统内外没有传热。在绝热过程中所做的功完全引起系统内能的变化。

绝热过程中的一个特殊情况是“可逆绝热过程”。下面的方程描述了理想气体的这样一个系统,

在哪里绝热指数或比热比的气体。

对于可逆绝热过程,系统熵保持不变。这类过程也被称为“等熵过程”。

绝热过程的另一个特殊情况是“等焓过程”。等焓过程是一个不吸收外界功的绝热不可逆过程。

等熵过程(恒熵)

等熵过程的特征是系统的熵不变。它是绝热过程的一种特殊情况,定义为可逆绝热过程。对于一个经历等熵过程的理想气体,

对经历等熵过程的系统所做的热力学功是:

在哪里绝热指数或比热比的气体。

等焓过程(等焓过程)

等焓过程的特征是系统的焓不变。它是不可逆绝热过程的一种特殊情况,在这种情况下不提取外界功。因此等焓过程中所做的功为零。

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