等溫過程
編輯系統屬性注意:共軛變量以斜體顯示
材料特性
- 屬性數據庫
可壓縮性 β = ? {\displaystyle \beta =-}
熱膨脹 α = {\displaystyle \alpha =}
方程式
- 卡諾定理
- 克勞修斯定理
- 基本關系
- 理想氣體定律
- 麥克斯韋關系
- Onsager 互惠關系
- 布里奇曼方程
- 熱力學方程表
在熱力學中,等溫過程是一種熱力學過程,其中系統的溫度 T 保持恒定:ΔT = 0。這通常發生在系統與外部熱庫接觸并且系統緩慢發生變化時 足以讓系統通過熱交換不斷調整到儲層的溫度(見準平衡)。 相反,絕熱過程是指系統不與周圍環境交換熱量 (Q = 0)。
簡單地說,我們可以說在等溫過程中
- T = 常數 {\displaystyle T={\text{常數}}}
- Δ T = 0 {\displaystyle \Delta T=0}
- d T = 0 {\displaystyle dT=0}
- 僅對于理想氣體,內能 Δ U = 0 {\displaystyle \Delta U=0}
在絕熱過程中:
- Q = 0。{\displaystyle Q=0。}
詞源
編輯形容詞 isothermal 源自希臘語 ?σο? (isos),意思是相等,θ?ρμη (therme),意思是熱。
例子
編輯等溫過程可以發生在任何具有某種調節溫度手段的系統中,包括高度結構化的機器,甚至是活細胞。 一些熱機循環的某些部分是等溫進行的(例如,在卡諾循環中)。 在化學反應的熱力學分析中,通常先分析等溫條件下發生的情況,然后再考慮溫度的影響。 相變,如熔化或蒸發,也是等溫過程,通常情況下,它們發生在恒定壓力下。 等溫過程通常用作分析更復雜的非等溫過程的起點。
等溫過程對理想氣體特別有意義。 這是焦耳第二定律的結果,該定律指出固定量的理想氣體的內能僅取決于其溫度。 因此,在等溫過程中,理想氣體的內能是恒定的。 這是因為在理想氣體中沒有分子間作用力。 請注意,這僅適用于理想氣體。 對于液體、固體和真實氣體,內能取決于壓力和溫度。
在氣體的等溫壓縮中,系統會做功以減小體積并增加壓力。 對氣體做功會增加內能,并會增加溫度。 為了保持恒溫,能量必須以熱量的形式離開系統并進入環境。 如果氣體是理想的,進入環境的能量等于對氣體所做的功,因為內能不會改變。 對于等溫膨脹,提供給系統的能量確實對周圍環境做功。 在任何一種情況下,借助合適的聯動裝置,氣體體積的變化都可以執行有用的機械功。 有關計算的詳細信息,請參閱工作計算。
對于絕熱過程,由于容器絕緣良好,因此沒有熱量流入或流出氣體,Q = 0。如果也沒有做功,即自由膨脹,則內能沒有變化。 對于理想氣體,這意味著該過程也是等溫的。
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