
【化】 adiabatic equation
【化】 heat insulation
【醫】 adiathermance; adiathermancy
equation
【化】 equation
【醫】 equation
絕熱方程式(Adiabatic Equation)是熱力學中描述系統在絕熱過程中狀态參數關系的核心公式。絕熱過程指系統與外界無熱量交換(Q=0),僅通過做功實現能量傳遞。其數學表達為:
$$ PV^gamma = text{常數} $$
其中:
該方程適用于理想氣體在準靜态絕熱過程中的變化,揭示了能量守恒在無熱交換條件下的特殊表現形式。根據麻省理工學院熱力學教材,該方程可推導自熱力學第一定律與理想氣體狀态方程的組合應用,其成立條件要求系統無相變且忽略摩擦等耗散效應。
在工程實踐中,絕熱方程式被廣泛應用于:
需要指出,實際應用中需區分“可逆絕熱”(等熵過程)與“不可逆絕熱”兩種情形,後者需引入熵增修正項。普林斯頓大學熱力學公開課實驗數據顯示,當過程速率超過氣體分子弛豫時間尺度時,方程預測結果會出現顯著偏差。
絕熱方程式是描述熱力學絕熱過程中系統狀态參數(如壓強 (P)、體積 (V)、溫度 (T))之間關系的方程。以下從定義、推導基礎和公式形式三方面詳細解釋:
絕熱過程是指系統與外界無熱量交換((dQ=0))的狀态變化過程。其實現需滿足兩個條件:
實際應用中,完全絕熱過程不存在,但快速膨脹/壓縮(如内燃機做功)可近似為絕熱過程。
基于熱力學第一定律 (dQ = dU + dW),結合絕熱條件 (dQ=0),可得: [ dU + PdV = 0 quad Rightarrow quad dW = -dU ] 對于理想氣體,内能變化 (dU = nC_vdT),代入後聯立理想氣體狀态方程,最終導出絕熱方程。
絕熱方程有以下三種等價形式((gamma = frac{C_p}{C_v}) 為比熱容比):
符號含義:
絕熱過程中,氣體通過内能變化對外做功。例如,絕熱膨脹時溫度降低(内能減少),壓縮時溫度升高。方程反映了 (P)、(V)、(T) 三者的同步變化規律,是熱力學分析與工程計算(如發動機、制冷循環)的重要工具。
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