• 等壓過程

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    等壓過程

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    系統屬性注意:共軛變量以斜體顯示

    材料特性

    可壓縮性 β = ? {\displaystyle \beta =-}
    熱膨脹 α = {\displaystyle \alpha =}

    熱力學中,等壓過程是一種熱力學過程,其中系統壓力保持恒定:ΔP = 0。傳遞到系統的熱量確實起作用,但也會改變系統的內能 (U)。 本文使用物理符號約定做功,其中正功是由系統完成的功。 使用這個約定,根據熱力學xxx定律,

    Q = Δ U + W {\displaystyle Q=\Delta U+W\,}

    其中 W 是功,U 是內能,Q 是熱量。 封閉系統的壓力容積功定義為:

    W = ∫ p d V {\displaystyle W=\int \!p\,dV\,}

    其中 Δ 表示整個過程的變化,而 d 表示差異。 由于壓力是恒定的,這意味著

    W = p Δ V {\displaystyle W=p\Delta V\,} 。

    應用理想氣體定律,這變成

    W = n R Δ T {\displaystyle W=n\,R\,\Delta T}

    其中 R 代表氣體常數,n 代表物質的量,假定物質的量保持不變(例如,在化學反應過程中沒有相變)。 根據均分定理,內能的變化與系統溫度的關系為

    Δ U = n c V , m Δ T {\displaystyle \Delta U=n\,c_{V,m}\,\Delta T} ,

    其中 cV, m 是定容時的摩爾熱容。

    將最后兩個方程代入xxx個方程產生:

    Q = n c V , m Δ T + n R Δ T Q = n Δ T ( c V , m + R ) Q = n Δ T c P , m {\displaystyle {\begin{aligned}Q&=n ,c_{V,m}\,\Delta T+n\,R\,\Delta T\\Q&=n\Delta T(c_{V,m}+R) \\Q&=n\Delta Tc_{P,m}\end{aligned}}}

    其中 cP 是恒定壓力下的摩爾熱容。

    比熱容

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    為了找到所涉及氣體的摩爾比熱容,以下方程式適用于任何熱量完美的一般氣體。 屬性 γ 稱為絕熱指數或熱容比。 一些已發布的資源可能使用 k 而不是 γ。

    摩爾等容比熱:

    c V = R γ ? 1 {\displaystyle c_{V}={\frac {R}{\gamma -1}}} 。

    摩爾等壓比熱:

    c p = γ R γ ? 1 {\displaystyle c_{p}={\frac {\gamma R}{\gamma -1}}} 。

    γ 的值對于雙原子氣體(如空氣及其主要成分)為 γ = 7/5,對于單原子氣體(如惰性氣體)為 γ = 5/3。 在這些特殊情況下,比熱公式會減少:

    單原子的:

    c V = 3 2 R {\displaystyle c_{V}={\tfrac {3}{2}}R} 和 c P = 5 2 R {\displaystyle c_{P}={\tfrac {5 {2}}R}

    等壓過程

    雙原子的:

    c V = 5 2 R {\displaystyle c_{V}={\tfrac {5}{2}}R} 和 c P = 7 2 R {\displaystyle c_{P}={\tfrac {7 {2}}R}

    等壓過程在 P-V 圖上顯示為水平直線,連接初始和最終恒溫狀態。 如果過程向右移動,則它是一個擴展。 如果過程向左移動,則它是壓縮。

    簽署工作公約

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    熱力學特定符號約定的動機來自熱機的早期發展。 設計熱力發動機時,目標是讓系統產生并提供功輸出。 熱機中的能量來源是熱輸入。

    • 如果體積壓縮(ΔV = 最終體積 - 初始體積 <0),則 W <; 0. 即在等壓期間

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    1. 等壓過程
    2. 比熱容
    3. 簽署工作公約

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