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本文拟辨析“热力学过程的方向与方式”、“微分热与积分热”及“体势变与体积功”三组基本热力学概念.
1. 热力学过程的方向与方式
热力学过程的方向问题,即为热力学过程的自发性问题,也称热力学过程的可能性问题[1].
热力学过程的方式问题是指热力学过程实现的具体途径,为研究方便,平衡态热力学将所有热力学过程的方式均规定为准静态过程[2]. 对于热力学元熵过程,δQ≡T·dS;δWV=-p·dV.
2. 微分热(体势变)与积分热(体势变)
平衡态热力学认为[3]:热量是用于改变系统混乱(无序)度的能量传递形式,记为:δQ≡T·dS;该定义为微分热定义. 微分热揭示了热量的物理本质.
需明确如果热力学过程的具体途径不明确,微分热无法积分, 则积分热(一般意义的热量)意义不明确,这也是将热量称为途径函数的原因所在.
同理平衡态热力学认为:体势变是用于改变系统空间势(位)能的能量传递形式,记为:δWV≡-p·dV;该定义为微分体势变定义. 微分体势变同样也揭示了体势变的物理本质.
如果热力学过程的具体途径不明确,微分体势变也无法完成数学积分,此时体势变的物理意义同样不明确,因此也将体势变称为途径函数.
另需明确,体积功同样是用于改变系统空间势(位)能的能量传递形式,记为:δWT≡-pe·dV;由于热力学过程环境大气压强(pe)通常保持不变,因此体积功积分结果为:WT≡-pe·(V2-V1)=-pe·ΔV (1)
另对于一般热力学过程,p≧pe,因此体积功(WT)仅为体势变(WV)的一部分.
3. 结论
⑴平衡态热力学将所有热力学过程的方式均规定为准静态过程. 对于热力学元熵过程,δQ≡T·dS;δWV=-p·dV;
⑵热量、体势变均为途径函数;只有热力学过程的具体途径明确,微分热(体势变)才能完成数学积分;
⑶体积功(WT)是体势变(WV)的一部分.
参考文献
[1]余高奇. 热力学过程自发性的若干问题探讨. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客, 2022,6.
[2]余高奇. 自发性判据与准静态过程. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客, 2022,7.
[3]余高奇. 热力学第一定律研究. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客, 2021,8.
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