等速過程
等時過程是體積保持恒定的熱力學過程。由于體積恒定,系統(tǒng)不起作用,W=0。("W"是工作的縮寫。)這可能是最容易控制的熱力學變量,因為它可以通過將系統(tǒng)放置在既不膨脹也不收縮的密封容器中來獲得。
熱力學第一定律
要理解等時過程,你需要理解熱力學的第一定律,其中指出:
"系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化等于系統(tǒng)從周圍環(huán)境添加到系統(tǒng)的熱量與系統(tǒng)在周圍環(huán)境中完成的工作之間的差異;
將熱力學第一定律應用于這種情況,你發(fā)現(xiàn):
三角洲由于三角洲-U是內(nèi)部能量的變化,Q是進出系統(tǒng)的傳熱,您可以看到所有熱量都來自內(nèi)部能量或進入增加內(nèi)部能量。
恒定體積
可以在不改變體積的情況下在系統(tǒng)上工作,如攪拌液體的情況。有些來源使用"isochoric"在這些情況下是指"零功"無論體積是否有變化。然而,在大多數(shù)直接的應用中,如果體積在整個過程中保持不變,則不需要考慮這種細微差別,這是一個等時過程。
示例計算
Nuclear Power網(wǎng)站是一個由工程師構(gòu)建和維護的免費非營利性在線網(wǎng)站,它提供了一個涉及等時過程的計算示例。
假設在理想氣體中加入等熱量。在理想的氣體中,分子沒有體積,也沒有相互作用。根據(jù)理想的氣體定律,壓力隨溫度和數(shù)量呈線性變化ty,與體積成反比。基本公式是:
pV=nRT
哪里:
- p是氣體的**壓力
- n是物質(zhì)的量
- T是**溫度
- V是體積
- R是理想的或通用的,氣體常數(shù)等于玻爾茲曼常數(shù)和阿伏加德羅常數(shù)的乘積77 78 K 80是開爾文81的科學縮寫
在該等式中,符號R是稱為通用氣體常數(shù)的常數(shù),其對于所有氣體具有相同的值,即R=8.31焦耳/摩爾K。
等時線過程可以用理想的氣體定律表示為:
p/T=常數(shù)
由于該過程是等時線的,dV=0,壓力體積功等于零。根據(jù)理想的氣體模型,內(nèi)部能量可以通過以下公式計算:
?U=MC?T
其中性質(zhì)c(J/mole K)被稱為恒定體積下的比熱(或熱容量),因為在某些特殊條件(恒定體積)下,它將系統(tǒng)的溫度變化與通過熱量傳遞。
由于系統(tǒng)沒有或在系統(tǒng)上完成工作,熱力學第一定律規(guī)定?U=?Q。因此:
Q=MCΔT
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