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绝热过程绝热过程方程

2022/07/16318 作者:佚名
导读: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

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,

,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,

,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。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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