等速過(guò)程

等時(shí)過(guò)程是體積保持恒定的熱力學(xué)過(guò)程。由于體積恒定,系統(tǒng)不起作用,W=0。("W"是工作的縮寫(xiě)。)這可能是最容易控制的熱力學(xué)變量,因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)將系統(tǒng)放置在既不膨脹也不收縮的密封容器中來(lái)獲得。

熱力學(xué)第一定律

要理解等時(shí)過(guò)程,你需要理解熱力學(xué)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(xué)第一定律應(yīng)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(jìn)出系統(tǒng)的傳熱,您可以看到所有熱量都來(lái)自內(nèi)部能量或進(jìn)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(lái)源使用"isochoric"在這些情況下是指"零功"無(wú)論體積是否有變化。然而,在大多數(shù)直接的應(yīng)用中,如果體積在整個(gè)過(guò)程中保持不變,則不需要考慮這種細(xì)微差別,這是一個(gè)等時(shí)過(guò)程。

示例計(jì)算

Nuclear Power網(wǎng)站是一個(gè)由工程師構(gòu)建和維護(hù)的免費(fèi)非營(yíng)利性在線網(wǎng)站,它提供了一個(gè)涉及等時(shí)過(guò)程的計(jì)算示例。

假設(shè)在理想氣體中加入等熱量。在理想的氣體中,分子沒(méi)有體積,也沒(méi)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(kāi)爾文81的科學(xué)縮寫(xiě)

在該等式中,符號(hào)R是稱為通用氣體常數(shù)的常數(shù),其對(duì)于所有氣體具有相同的值,即R=8.31焦耳/摩爾K。

等時(shí)線過(guò)程可以用理想的氣體定律表示為:

p/T=常數(shù)

由于該過(guò)程是等時(shí)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(guò)以下公式計(jì)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?yàn)樵谀承┨厥鈼l件(恒定體積)下,它將系統(tǒng)的溫度變化與通過(guò)熱量傳遞。

由于系統(tǒng)沒(méi)有或在系統(tǒng)上完成工作,熱力學(xué)第一定律規(guī)定?U=?Q。因此:

Q=MCΔT

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