余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性。

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热力学过程的方向与方式

已有 2165 次阅读 2022-8-2 15:22 |系统分类:教学心得

     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,δQT·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:δQT·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,ppe,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,δQT·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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