6-3 绝热过程  多方过程  

1.绝热过程

在不与外界作热量交换的条件下,系统的状态变化过程叫做绝热过程。它的特征是。要实现绝热平衡过程,系统的外壁必须是完全绝热的,过程也应该进行得无限缓慢。
     根据绝热过程的特征,热力学第一定律可写成

        
    即在绝热过程中,系统所作的功完全来自内能的变化。若质量为的理想气体由温度为的初状态绝热地变到温度为的末状态,在此过程中气体所作的功为

        

在绝热过程中,理想气体的三个状态参量是同时变化的。可以证明,对于平衡的绝热过程,有如下关系式


图 6-5
            常量
            常量
            常量
    上述方程叫做绝热方程,式中为比热容比,等号右方常量的大小在三个式子中各不相同,与气件的质量及初始状态有关。
    当气体作绝热变化时,也可在图上画出的关系曲线(如图6-5),称为绝热线。图中的实线表示绝热线,虚线则表示同一气体的等温线,点是两线的交点。在两线的交点处,绝热线的斜率的绝对值较等温线的斜率的
绝对值为大,这表明同一气体从同一初状态作同样的体积压缩时,压强的变化在绝热过程中比在等温过程中要大。 

2.多方过程

气体的很多实际过程可能既不是等值过程,也不是绝热过程,特别在实际过程中很难做到严格的等温或严格的绝热。在热力学中,常用下述方程表示实际过程中气体压强和体积的关系:
            常量
    式中叫做多方指数,满足上式的过程叫做多方过程
    理想气体从状态1经多方过程而变为状态2的过程中,气体所作的功为
            
    多方过程也可用图表示(这并不意味着在图上任意画出的曲线都是多方过程)。气体在多方过程中的摩尔热容是个常量,其大小取决于多方指数的值,可表示为
            
    引入多方过程的概念后,前面所讨论的等值过程和绝热过程都可归纳为指数不同的多方过程。例如
    时,,过程方程为,为等压过程;
    时,,过程方程为,为等温过程;
    时,,过程方程为,为绝热过程;
    时,过程方程为,为等体过程。