
【化】 isothermal expansion
class; grade; rank; wait; when
【机】 iso-
lukewarm; review; temperature; warm; warm up
【医】 Calef.; therm-; thermo-
expand; swell; bulge; dilate; inflate
【计】 dilatation
【化】 expansion; inflation; swelling
【医】 distention; ectasia; ectasis; ectasy; expansion; inflation; physiosis
swelling
【经】 expansion
等温膨胀的汉英词典释义与热力学解析
一、术语定义
等温膨胀(Isothermal Expansion)指理想气体在温度恒定(ΔT=0)的条件下体积增大的过程。该过程遵循玻意耳定律(Boyle's Law):当温度不变时,气体压强与体积成反比,即 ( P_1V_1 = P_2V_2 ) 。
二、物理机制
能量转换特点
系统从外界吸收热量(Q),全部用于对外做功(W),内能保持不变(ΔU=0)。其热力学第一定律表达式为:
$$
Delta U = Q - W = 0 quad Rightarrow quad Q = W
$$
此关系表明,气体膨胀时对外做的功等于吸收的热量。
微观分子运动
温度恒定意味着气体分子平均动能不变。体积增大导致分子碰撞频率降低,压强减小,宏观表现为膨胀。
三、典型应用场景
等温膨胀是卡诺热机效率计算的核心环节,通过可逆过程实现热能向机械能的最大化转换。
制冷剂在低温环境中等温膨胀吸热,实现制冷效果(如冰箱蒸发器工作过程)。
四、数学描述
理想气体等温膨胀做功公式为:
$$
W = int_{V_1}^{V_2} PdV = nRT ln frac{V_2}{V_1}
$$
其中 ( n ) 为气体物质的量,( R ) 为气体常数,( T ) 为开尔文温度。
权威参考来源
等温膨胀是热力学中温度保持恒定的条件下,气体体积增大的过程。以下是详细解释:
等温膨胀指系统在恒定温度下通过吸收热量对外做功,导致体积增大的过程。该过程需满足热力学平衡条件,即系统与恒温热源持续进行热量交换以维持温度不变。
内能变化
根据热力学第一定律 $Delta U = Q - W$,理想气体内能仅与温度相关。等温过程中 $Delta T=0$,故 $Delta U=0$,可得 $Q=W$,即系统吸收的热量全部转化为对外做功。
状态方程体现
理想气体满足 $PV=nRT$,温度 $T$ 恒定时,体积 $V$ 增大必然导致压强 $P$ 减小。
以气缸活塞模型为例:气体从恒温热源吸热,推动活塞做功。由于温度差极小,热量传递缓慢,确保过程近似等温。
部分描述将等温膨胀与绝热自由膨胀混淆。需注意:
注:部分搜索结果存在概念混淆,本解释已结合热力学原理进行修正。
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