概念解析

湿绝热过程中，气块作绝热上升时，一方面因绝热膨胀气块对外做功消耗内能，使温度降低；同时又因绝热冷却作用，使气块中部分水汽凝结放出潜热，随气块有升温作用，缓和了气块上升的绝热冷却作用。气块下降绝热增温时，气块中携带的水滴蒸发，维持了气块的饱和状态，由于蒸发消耗能量，气块下降时的增温也比干绝热时为少 。

作这种运动的气块的温度变化率称湿绝热直减率（

）。平均而言

℃/100 m，但实际上是一个变量，随温度和气压而变化 。

在湿绝热过程中，气块中的水汽凝结后，可能有两种情况：一种时水汽凝结物仍留在气块内，随同气块作升降运动，这时不论气块上升或下降，温度都按湿绝热直减率而变化，这是与干绝热过程一样的可逆过程。另一种时水汽凝结物的全部或一部分以降水方式脱离气块，此时气块下降时已不再是饱和湿空气，于是气块就按干绝热变化，这是一种不可逆过程。它意味着气块因凝结物的脱离而与外界有热量交换，这种情况称为假绝热过程 。实际大气往往介于两者之间，作上升运动时，两者的气温直减率数值极为接近。

实际上，气块在做铅直运动时都不是绝热的，但是在短时间内，铅直运动的气块与外界空气间的热量交换远小于气块内能的变化，所以可近似看成是绝热的。2100433B

当已知一个系统的状态方程时就容易求出它的各种等值过程方程。但没有哪个状态参量在绝热过程中保持不变，因此需要根据热力学定律求出它所要遵守的微分方程，再进行积分才能求出气体的绝热过程方程。下面我们将要求出经典和量子理想气体(包括光子气体)的绝热过程方程，并进行一些必要的讨论。

经典理想气体绝热方程

理想气体绝热过程方程式可根据过程特点从能量方程导出

，带入

，整理得出

。如果近似地把比热当作定值，则绝热指数（

）也是定值。将整理出的上式积分可得经典理想气体绝热方程：

常数。

量子理想气体绝热方程

对于非相对论性的粒子，能量与动量的二次方成正比，

或

，由这种粒子构成的理想气体，它的压强p同能量密度u之间存在如下关系：

，根据热力学第一定律，绝热过程满足

，可得

常量，这就是非相对论性粒子构成的理想气体(费米理想气体和玻色理想气体；其实包括经典理想气体)的绝热过程。

光子气体绝热方程

光子气体是极端相对论性的理想量子玻色气体，光子的静止质量等于零，它的能量与动量成正比，

或

，所以光子气体的压强同能量密度之间存在如下关系：

，根据热力学第一定律，绝热过程满足

，可得

常量，这是光子气体的绝热过程方程。

经典理想气体绝热方程使用注意事项

当利用

常数，以及由此而推得的其它结论，对定熵过程进行数值计算时，由于把比热当作定值，计算结果往往不够准确，尤其是当过程初、终温度变化范围较大时，有较大的误差。因此，在热力发动机要求准确度很髙的设计计算中，常常应用图表计算法，而不应用这些公式。但

常数这个公式形式简单，用以作过程分析以求得各种因索的影响，并由此而对热机的工作过程作定性分析时极其方便，用作近似计算也有一定的实用价值。

可逆绝热过程含义

可逆的绝热过程是等熵过程。等熵过程的对立面是等温过程，在等温过程中，最大限度的热量被转移到了外界，使得系统温度恒定如常。由于在热力学中，温度与熵是一组共轭变量，等温过程和等熵过程也可以视为“共轭”的一对过程。

绝热条件下，

，就是一个绝热可逆过程。

可逆绝热过程分类

可逆的绝热过程分为可逆干绝热过程和可逆湿绝热过程

根据理想气体状态方程和绝热过程方程，联立求解可得各状态参数关系为：

和

，以上关系式说明，当系统中气体可逆绝热膨胀时，p、T均降低；当系统中气体被绝热压缩时，p、T均升高。

由绝热过程方程可知,绝热过程在图1 p-v图中是一条高次双曲线，而可逆绝热过程为定熵过程，在图1 T-s图上为一条垂直线。如图1所示，图1中1-2为绝热膨胀过程，1-2‘为绝热压缩过程。今后为区别可逆绝热过程与不可逆绝热过程（有熵增），而把可逆绝热过程称为定熵过程。