
【化】 isentropic index
class; grade; rank; wait; when
【機】 iso-
entropy
【計】 average information content; entropy
【化】 entropy
【醫】 entropy
index; index number
【計】 E; exponent; exponential; power of number
【醫】 exponent; index
【經】 exponent; index; index number; indexes
等熵指數(Isentropic Exponent)是熱力學中用于描述氣體在可逆絕熱(等熵)過程中狀态變化的關鍵參數,常用符號γ表示。其定義為定壓比熱容($C_p$)與定容比熱容($C_v$)的比值,數學表達式為: $$ γ = frac{C_p}{C_v} $$ 在等熵過程中,氣體遵循關系式$PV^γ = text{常數}$,其中$P$為壓強,$V$為體積。該參數對工程熱力學、航空航天推進系統及壓縮機制冷循環的設計分析至關重要,例如空氣(雙原子氣體)的γ值約為1.4,直接影響絕熱膨脹時的溫度梯度計算。
權威物理教材指出,等熵指數的理論推導基于熱力學第一定律與理想氣體狀态方程,其物理意義反映了氣體分子自由度對能量分配的影響。NASA技術文檔中亦強調,γ值在噴氣發動機等熵效率評估中是核心輸入參數,需通過實驗或量子力學模型精确測定。
等熵指數是熱力學中的一個重要參數,用于描述流體在可逆絕熱(等熵)過程中壓力與體積的變化關系,具體解釋如下:
等熵指數(通常記為 ( X ) 或 ( k ))是指在可逆絕熱過程中,流體的壓力 ( P ) 與比容 ( V ) 滿足關系式:
$$ PV^X = text{常數} $$
此時,系統的熵值保持不變(( S = text{常數} )),因此該過程稱為等熵過程。例如,流體流經短節流元件時,因熱交換和摩擦可忽略,常近似為等熵過程。
對于理想氣體,等熵指數等于比熱比(即定壓比熱 ( C_p ) 與定容比熱 ( C_v ) 的比值):
$$ X = frac{C_p}{C_v} $$
這一關系僅適用于嚴格符合理想氣體定律的情況。
需注意“等熵指數”與提到的“熵指數”無關。後者是信息論中衡量系統無序程度的指标,常用于統計學或金融領域。
等熵指數是熱力學系統在可逆絕熱過程中的核心參數,其數值由流體性質和過程條件共同決定。實際應用中需結合實驗數據或物性表進行修正,尤其在非理想氣體或複雜工況下。
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