热力系统在某种因素推动下发生状态变化的过程。热力过程的特点反映在过程方程上,过程方程描述受特定过程约束的热力状态参数间的函数关系,由此可得出系统变化前后的状态参数关系式。研究热力过程,就是为了导出过程方程或初、终态的状态参数关系式,以及系统与外界之间功和能量的交换。这些都是热力学中分析计算热力过程和热力循环所必需的。对于单位质量的理想气体,可逆的典型热力过程有定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程和多变过程。

中文名

热力过程

外文名

thermodynamicprocess

等容过程

容积V保持不变的热力过程

等温过程

温度T保持不变的过程

定容比热容

cv

学科

热力学

条件

空间固定且绝热

应用领域

化工生产

简介

定容过程

容积

保持不变的热力过程,又称等容过程,例如密闭容器内的加热或冷却过程。过程方程为:

常数,因此根据状态方程有:式中

、分别为系统初、终态的压力和温度。定容过程在

图(见图)上由垂直线1-2表示。它表明系统对外不作功,向系统输入的热量Q全部转变成系统内能U的增加,即式中m为系统的质量,

为定容比热容。定压过程

压力

保持不变的热力过程,又称等压过程。例如在大气压力下,气缸中气体的受热膨胀。过程方程为:

常数,因此

。它在p-V图上由水平线3-4表示。这时,系统对外所作的功

外界向系统输入的热量

式中

为理想气体的通用气体常数,

为定压比热容;

为系统的焓。定温过程

温度

保持不变的过程,又称等温过程。例如室温下缓慢地压缩气体的过程。过程方程为:

常数,因此,

。它在p-V图上由等边双曲线5-6表示,过程中向系统输入的热量等于系统对外界所作之功,右图公式中ln为自然对数

复杂过程

绝热过程

系统与外界没有热量交换的过程。例如气体在气缸内的绝热膨胀。可逆的绝热过程在过程进行中其熵不变,故又称定熵过程。过程方程为:

常数,因此有:

式中,

称为绝热指数或比热容比,其中

为定容比热容。绝热过程在p-V图上表示为高次双曲线7-8,这时系统对外界所作的功

多变过程

符合过程方程

常数,其中多变指数n在过程中保持不变的热力过程。参数关系式为

过程中向系统输入的热量

系统对外界所作的功

当多变指数

值分别取

时,多变过程就相应地成为前面提到的定压、定温、绝热和定容过程。