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; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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热力学系统中“功、热”的的存储与释放

已有 1280 次阅读 2023-7-3 10:40 |系统分类:教学心得

        热力学过程总伴随着功、热现象的产生;本文拟结合准静态过程假说,介绍热力学系统中“功、热”的存储

与释放,供参考. 

  1. 热力学能存储器

    任意热力学系统中均存在一个热力学能(U)存贮器,参见如下图1: 

    image.png 

    图1显示,热力学能(U)由热能(TS)、功能(-pV)及吉布斯能(G)三部分构成[1] .

  2. 热力学能存储器功能介绍

    热能存储于热力学能存储器的热能区,具体是赋值于系统状态函数温度(T)与熵(S)身上;热力学过

发生时,系统通过改变温度(T)与熵(S)值,存储或释放热力学过程的热量;热量可通过热量口进出热力

系统.

       功能存储于热力学能存储器的功能区,具体是赋值于系统状态函数压强(p)与体积(V)身上;热力学过

程发生时,系统通过改变压强(p)与体积(V)值,存储或释放热力学过程的体势变;体势变可通过体势变口

出入热力学系统.

       热力学能存储器中有专门的吉布斯能存储区及有效功口,系统通过改变自身吉布斯能(G)的大小,吸收

或释放有效功. 参见如下式(1):

       dG=-SdT+VdpW'            (1)

        对于热力学元熵过程,dG的职责是提供有效功(δW'  );式(1)中出现的“-SdTVdp”两项,可认为是热

TS、功能(-pV作用于吉布斯能G的残余项*dG的主要职责无关.

  3.结论

        热力学能U存贮器中,热能(TS)的职责是消化热力学过程中的热量(δQ);功能(-pV)的职责是吸

收热力学过程中的体势变(δWV);吉布斯能(G)的职责是提供有效功(δW').

        *d(TS)=TdS+SdT =δQ+SdT                             (2)

         d(-pV)=-pdV-VdpWV-Vdp                           (3)

         dU=d(TS)+d(-pV)+dG=δQWVW'            (4)

         结合式(2)、(3)及(4)可得:dG=-SdT+VdpW'            (1)

参考文献

[1]余高奇.热力学第一定律研究.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666,2021,8.



https://m.sciencenet.cn/blog-3474471-1393848.html

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