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1、1、绝热可逆过程方程,必须找出绝热过程pV 的函数关系。从热力学第一定律出发。若为理想气体:,积分之:,理想气体,定义热容比,可得,或,这三个式子互相等价,称为理想气体的绝热可逆过程方程2、例题0、1MPa、10dm3的单原子分子理想气体,绝热膨胀至0.1MPa,计算Q、W、U、H、S,并判断可逆性。(a) ;(b)=0.1MPa;(c)=0。设单原子分子理想气体的,。解:注意三个过程具有不同的终态,它们的温度和体积需要计算。(a) 的绝热过程是可逆过程,不可逆判据,(b) 不是可逆过程,由,可写出,(c) Q = 0, W = 0, DU = 0, T2=273.2K, V2=100dm3,
2、 DH = 0过程(a)、(b)、(c)的不可逆程度依次增大。3、讨论证明:在pV图上,绝热线较恒温线更陡一些。恒温可逆线,为过程方程,即在那个过程中间关系。绝热可逆线,为过程方程,同样由胀至,绝热压力降得要多,或者说绝热线更陡些。从公式也能看出:在相同的初态位置,该点的斜率绝热线:,等温线:,由于,故绝热线更陡证明:两条绝热可逆线是绝不可能相交的。对于否定的命题,常用反证法。如果两条绝热可逆线相交了,将发生什么后果。证明:若两条绝热可逆线相交,它们可与恒温可逆线形成图示循环。设系统由ABCA经历可逆循环后复原。其中AB为恒温可逆膨胀,可逆循环的热温商之和为循环后,系统,因此,说明系统从一热源
3、吸热,完全转化为功,而没有发生其他变化,这是违反热力学第二定律的,因此两条绝热可逆线是绝不可能相交的。绝热可逆与绝热不可逆的关系依据:可逆过程,膨胀时系统对环境作最大功,压缩时环境对系统作最小功。与绝热可逆比较,反抗恒外压不可逆绝热膨胀做功较小,内能损失较少,终了温度也就稍高些。推论:从同一初态出发,降低相同的压力(终态压力相同),绝热可逆过程体积增加量总是小于恒温过程的体积增量(见例题中三个过程的终态体积);若可逆膨胀到相同的体积,则绝热可逆过程的压力总是比恒温可逆过程低。这是由于绝热过程不能通过吸热来弥补膨胀做功时内能的损失。经过一个反抗恒外压的不可逆绝热膨胀,若达到与可逆绝热膨胀相同体积的终态,则系统做功较绝热可逆少,内能损失少,终态温度也较高些;但比(相同终态体积)的恒温可逆过程的终态温度低。显然不可逆绝热膨胀之(平衡)终态温度介于绝热可逆膨胀和恒温可逆膨胀之间(离原点越远,系统温度越高)。(对于不可逆过程,不能用实线在状态图上表示过程。因为状态图上实线上的每一点都表示系统的某一热力学平衡状态;而不可逆过程进行中(除起始和终了平衡状态外)系统处于热力学非平衡态,故在此只能用虚线表示。)若反抗恒外压不可逆绝热压缩到相同体积,由于环境作功较绝热可逆大,即内能增加较大,所以终态温度较绝热可逆终态高。 在p-V图中,绝热不可逆过程曲线(虚线)总是在绝热可逆线的右上侧。