等温过程
等温过程(英語:)是热力学过程的一种,其中系统的温度不变:ΔT = 0。一个系统与外界的热源(热浴)接触,而过程进行得足够缓慢,使得系统不断通过热交换把温度调整为与热源的温度相同,则这个过程就是等温过程。还有另一种情况,如果系统与外界没有热交换(Q = 0),则称为绝热过程。
热力学 |
---|
|
|
|
|
|
比热容 |
|
| | | |
|
压缩性 |
|
| | | |
|
热膨胀 |
|
| | | |
|
|
|
内能
焓
亥姆霍兹自由能
吉布斯能
|
|
|
|
考虑一个理想气体,温度只与内能有关,是分子的平均动能的函数。如果内能不变,温度也不变。设物质的量(n)为常数。
根据理想气体状态方程,这意味着:
所以
其中和是初状态的压强和体积,和是末状态的压强和体积,变量P和V分别表示等温过程中任何状态的压强和体积。
理想气体的等温线
在P-V图中,等温线是双曲线,渐近线为V轴和P轴。这与以下的方程相对应:
根据热力学第一定律,理想气体的等温线也由以下的条件决定:
其中W是系统所做的功。这意味着,在等温过程中,所有系统从外界所接受的热量,完全转变为系统对外界所做的功。也就是说,所有进入系统的能量都回到外面了;因此系统的内能和温度不变。
黄色的面积等于系统所做的功。
把过程分割为许多微观过程,则在其中一个微观过程中,系统所做的功dW为:
所以,从A到B系统所做的总功,就是这个方程的积分:
根据理想气体状态方程,
所以,在等温过程中,有以下的方程:
参见