
【機】 adiabatic
absolutely; desperate; exhausted; hopeless; ****** no allowance
【化】 thermal equilibrium
【醫】 heat balance; thermal balance
絕熱平衡是熱力學系統中一種特殊的熱平衡狀态,指在絕熱條件下(系統與外界無熱量交換)達到的穩定狀态。該概念包含兩個核心要素:絕熱過程(adiabatic process)和熱力學平衡(thermodynamic equilibrium)。
從物理機制分析,絕熱平衡需滿足:
數學表達可參照熱力學第一定律: $$ dU = delta W $$ 其中内能變化完全由做功引起。在準靜态過程中可表示為: $$ dU = -P dV $$
典型應用包括:
該概念由玻爾茲曼在統計力學框架下完善,相關推導可查閱《熱力學與統計物理》(馮端著)第7章。最新研究進展可參考《物理評論E》2024年關于非平衡态絕熱系統的論文。
絕熱平衡是熱力學中一個特殊條件下的平衡狀态,其核心特點與普通化學平衡存在顯著差異。以下是詳細解釋:
對比項 | 絕熱平衡 | 普通熱平衡 |
---|---|---|
熱量交換 | 完全隔絕($Delta Q=0$) | 允許熱量傳遞 |
溫度特征 | 内部溫度均勻但高于/低于外界 | 體系溫度與外界相等 |
平衡移動主因 | 自身反應熱引起的溫度變化 | 濃度、壓力等外部條件改變 |
以中的反應為例: $$CO(g) + H_2O(g) rightleftharpoons CO_2(g) + H_2(g) quad Delta H < 0$$ 在絕熱容器中,正反應放熱導緻體系溫度升高。根據勒夏特列原理,升溫會促使平衡逆向移動,最終達到的新平衡狀态即為絕熱平衡。
對于絕熱過程,熱力學第一定律可簡化為: $$ Delta U = W $$ 其中體系内能變化($Delta U$)完全由做功($W$)引起,而普通平衡中$Delta U = Q + W$。
主要見于封閉反應釜、火箭發動機燃燒室等需要隔離熱交換的工業過程。
通過以上分析可知,絕熱平衡的本質是體系在能量封閉條件下通過自我溫度調節實現的動态平衡。這一概念在化工生産與熱力學計算中具有重要應用價值。
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