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等温过程 [2017/11/25 08:17] 王崇锦 创建 |
等温过程 [2019/01/06 08:59] (当前版本) |
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行 7: | 行 7: | ||
根据理想气体状态方程,这意味着: | 根据理想气体状态方程,这意味着: | ||
+ | |||
$\displaystyle \Delta (PV)=0\,$ | $\displaystyle \Delta (PV)=0\,$ | ||
+ | |||
所以 | 所以 | ||
+ | |||
$\displaystyle P_{i}V_{i}=PV=P_{f}V_{f}\,$ | $\displaystyle P_{i}V_{i}=PV=P_{f}V_{f}\,$ | ||
+ | |||
其中$\displaystyle P_{i}$和$\displaystyle V_{i}$是初状态的压强和体积,$\displaystyle P_{f}$和$\displaystyle V_{f}$是末状态的压强和体积,变量P和V分别表示等温过程中任何状态的压强和体积。 | 其中$\displaystyle P_{i}$和$\displaystyle V_{i}$是初状态的压强和体积,$\displaystyle P_{f}$和$\displaystyle V_{f}$是末状态的压强和体积,变量P和V分别表示等温过程中任何状态的压强和体积。 | ||
- | 理想气体的等温线 | + | 在P-V图中,等温线是双曲线,渐近线为V轴和P轴。这与以下的方程相对应:{{ :理想气体的等温线.png|}} |
- | 在P-V图中,等温线是双曲线,渐近线为V轴和P轴。这与以下的方程相对应: | + | |
$\displaystyle P={nRT \over V}\,$ | $\displaystyle P={nRT \over V}\,$ | ||
+ | |||
根据热力学第一定律,理想气体的等温线也由以下的条件决定: | 根据热力学第一定律,理想气体的等温线也由以下的条件决定: | ||
+ | |||
$\displaystyle Q=W\,$ | $\displaystyle Q=W\,$ | ||
+ | |||
其中W是系统所做的功。这意味着,在等温过程中,所有系统从外界所接受的热量,完全转变为系统对外界所做的功。也就是说,所有进入系统的能量都回到外面了;因此系统的内能和温度不变。 | 其中W是系统所做的功。这意味着,在等温过程中,所有系统从外界所接受的热量,完全转变为系统对外界所做的功。也就是说,所有进入系统的能量都回到外面了;因此系统的内能和温度不变。 | ||
- | 黄色的面积等于系统所做的功。 | + | |
把过程分割为许多微观过程,则在其中一个微观过程中,系统所做的功dW为: | 把过程分割为许多微观过程,则在其中一个微观过程中,系统所做的功dW为: | ||
+ | |||
$\displaystyle dW=Fdx=PSdx=PdV$ | $\displaystyle dW=Fdx=PSdx=PdV$ | ||
- | 所以,从A到B系统所做的总功,就是这个方程的积分: | + | |
+ | 所以,从A到B系统所做的总功,就是这个方程的积分:{{ ::等温过程.png|}} | ||
$\displaystyle W_{A\to B}=\int _{V_{A}}^{V_{B}}dW=\int _{V_{A}}^{V_{B}}PdV$ | $\displaystyle W_{A\to B}=\int _{V_{A}}^{V_{B}}dW=\int _{V_{A}}^{V_{B}}PdV$ | ||
+ | |||
根据理想气体状态方程, | 根据理想气体状态方程, | ||
+ | |||
$\displaystyle W_{A\to B}=\int _{V_{A}}^{V_{B}}PdV=\int _{V_{A}}^{V_{B}}{\frac {nRT}{V}}dV=nRT\ln {\frac {V_{B}}{V_{A}}}$ | $\displaystyle W_{A\to B}=\int _{V_{A}}^{V_{B}}PdV=\int _{V_{A}}^{V_{B}}{\frac {nRT}{V}}dV=nRT\ln {\frac {V_{B}}{V_{A}}}$ | ||
+ | |||
所以,在等温过程中,有以下的方程: | 所以,在等温过程中,有以下的方程: | ||
+ | |||
$\displaystyle W_{A\to B}=Q=nRT\ln {\frac {V_{B}}{V_{A}}}$ | $\displaystyle W_{A\to B}=Q=nRT\ln {\frac {V_{B}}{V_{A}}}$ | ||