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本文拟结合准静态过程假说,探究压强、体积及熵对理想气体热力学能(或焓)的影响,供参考.
热力学基本方程
对于单纯pVT变化,理想气体遵守如下热力学基本方程:
dU=TdS-pdV (1)
dH=TdS+Vdp (2)
准静态过程假说[1,2]认为热力学元熵过程:
δQ=TdS (3)
设某热力学过程绝热,δQ=TdS=0
则:dS=0 (4)
备注:绝对温度T的值恒大于0.
式(4)显示:绝热过程亦可视为恒熵过程.
由式(1)可得:
(5)
(6)
由式(2)可得:
(7)
(8)
2. 体积对理想气体热力学能的影响
式(6)显示:绝热(或恒熵)条件下,增大体积,理想气体的热力学能U减小.
3. 压强对理想气体焓的影响
式(8)显示:绝热(或恒熵)条件下,增大压强,理想气体的焓H增大.
4. 熵对理想气体热力学能及焓的影响
式(5)显示:恒容条件下,增大熵,理想气体的热力学能U增大;
式(7)显示:恒压条件下,增大熵,理想气体的焓H增大.
5. 结论
⑴同温度一样,压强、体积及熵也是影响理想气体热力学能(或焓)的重要因素.
⑵绝热(或恒熵)条件下,增大体积,理想气体的热力学能U减小;增大压强,理想气体的焓H增大.
⑶增大熵,恒容条件下理想气体的热力学能U增大;恒压条件下理想气体的焓H增大.
参考文献
[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.
[2]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,2023,1.
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