
【化】 adiabatic equation
【化】 heat insulation
【医】 adiathermance; adiathermancy
equation
【化】 equation
【医】 equation
绝热方程式(Adiabatic Equation)是热力学中描述系统在绝热过程中状态参数关系的核心公式。绝热过程指系统与外界无热量交换(Q=0),仅通过做功实现能量传递。其数学表达为:
$$ PV^gamma = text{常数} $$
其中:
该方程适用于理想气体在准静态绝热过程中的变化,揭示了能量守恒在无热交换条件下的特殊表现形式。根据麻省理工学院热力学教材,该方程可推导自热力学第一定律与理想气体状态方程的组合应用,其成立条件要求系统无相变且忽略摩擦等耗散效应。
在工程实践中,绝热方程式被广泛应用于:
需要指出,实际应用中需区分“可逆绝热”(等熵过程)与“不可逆绝热”两种情形,后者需引入熵增修正项。普林斯顿大学热力学公开课实验数据显示,当过程速率超过气体分子弛豫时间尺度时,方程预测结果会出现显著偏差。
绝热方程式是描述热力学绝热过程中系统状态参数(如压强 (P)、体积 (V)、温度 (T))之间关系的方程。以下从定义、推导基础和公式形式三方面详细解释:
绝热过程是指系统与外界无热量交换((dQ=0))的状态变化过程。其实现需满足两个条件:
实际应用中,完全绝热过程不存在,但快速膨胀/压缩(如内燃机做功)可近似为绝热过程。
基于热力学第一定律 (dQ = dU + dW),结合绝热条件 (dQ=0),可得: [ dU + PdV = 0 quad Rightarrow quad dW = -dU ] 对于理想气体,内能变化 (dU = nC_vdT),代入后联立理想气体状态方程,最终导出绝热方程。
绝热方程有以下三种等价形式((gamma = frac{C_p}{C_v}) 为比热容比):
符号含义:
绝热过程中,气体通过内能变化对外做功。例如,绝热膨胀时温度降低(内能减少),压缩时温度升高。方程反映了 (P)、(V)、(T) 三者的同步变化规律,是热力学分析与工程计算(如发动机、制冷循环)的重要工具。
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