状态方程气体定律及其图象表示

质 最 变 化 的 过 程 曲线一 般 地 是 不 予 讨
论的
。
对 于 理想 气体
,
它遵 守状 态 方 程 P V
。
二 D
R T
,
,
不 管 过程 如 何 变 化
,
只 要 达 到了平 衡 态
,
,
这一 关 系式 总 是 成 立 的
马 定律 )
,
一 定 质 量 的 理 想 气体
如 果经 历一 等 温 变 化
,
,
因而 它 的 另一 个 多 是 是 靠 说 明 来标 志 的
,
如
有 一 拿尔 质 是 的气 休
,
则 图一 中 的
A
点 表 示 此 热力 学 系 统 占有 一 升 的 体 积
1
x
-
具有五 个 大 气 压
。
的压 强
于 是 从 气 态 方 程 可 计 算出 其 温 度为
r
l A
’
二
-
-
s
-
`
一
x
1
0
.
故 曾认 为是
J
、
,
一定 质 量的 气体 讨论的
。
,
也就是 在
。
一 定 的情 况 下 进 行
A
一
瓜
一 一
`
代
习 一 热力 学 过 程
、
)。
飞 二 乃K
气 体 定 律及 其 图象
O
热力 学 系统 在外 界影 响 下 化
,
,
其 状态 要发 生 变
,
当 热力 学 系统 的宏 观 性质 随时 间变 化 时
。
,
当 热 力 学 系 统 处 于 平 衡态 jl .j
我 们 可 以 用 一 些 确定 的 物 理 量 来 表 征 它 的 宏 观 性质
,
,
这些
T )
我 们 称 为状 态 参 量
( n )
。
对 于气 体
。
我 们 迪 常用 压 强 ’ 1 ) (
,
、
休积 ( V )
、
温度 (
和 质 量 的 摩 尔数 系着
,
段 作 为状 态 参 J , 由 于这 些状 态 参 嗽 招 述 向一 热 力 学 系 统 的 宏 观 性 质 如 果这些量 中 的一 些发 生变 化
, , :
因 而 它 们不 是 彼 此 无 关而 是 相 互 联
,
另 一 些 则 必 然同 时 发 生 变 化
它们 白 饰之种联 系 称 为 状
态方程
如 果 热 力 学 过 程 进 行得 非 常 缓 慢 同
,
’
,
1 则 系 统 的 热力 学 性 质 在 任 一 1 寸
。
`
` 几
仍可 以 保 持 处 处 相
即可 视 为 仍 处 于 平 衡态
。
这 种 过 程 称 为 准 静态 过程
,
对 于 i化静 态 过 程 中 的 每一个 状 态 都
_ 。
可 用 状 态 图 上的 一个 点 来 表示 热力 学过程 时 条件不 同 述 同一 热力 学状 态
状态 参量
l !t 1 ! 1 l
, J兔 ` 份 . 孟 , ; 奥 、 l t
、
状 态方 程 及 其 图 象
’一
我 们 知道
,
一 个 热力 学 厂统
。
,
( 杯做 功也不 传 热 ) 在 不 受 外 界影 响 的 条 件 卜 .
。
,
其宏 观性
质 将 不 随 时 间而 变 化 物理 量
,
这 八J
,
我 们称 它处 于 平 衡 状 态
,
同 一 个 状 态 图 上 表 示 时 几 条 过 程 曲线
,
,
:
沐 定 是 在 某个 状 态 参 量
,
不 变 的情 况 下 画 出 的
线 总 是一 定 质 量
,
由 于 状 态 变 化 总是 对一 个 热 力 学 系 统 而 言
,
因此
不 言而 喻
,
过程曲
n 一 定 ) 的 热力 学 系 统 的 过 程 曲 线 (
一
8 2
二
6
I K
ห้องสมุดไป่ตู้
,
并 可标 出
0
c
g
。
山于 平 而直 角 坐 标 只 有 两 个 坐 标 轴 说明
,
,
.
而状 态
参显 有 四 个
: 囚 此 实卜 介} 有 两 个 参量 需 另 外
,
_
。 如 图一 中 的 和
T
,
正 因为 这 样
,
`
,
. 若 在 一 个 状 态 图 上 自 丙个 点 时
,
我 们必 须认 定 另 外
我
,
们 称 该系统 经 历 了一 个 热力 学过 程 如 果 过程 进 行得 很 快 参 量 来描 述
其状 态
。
,
那 么 系统 各处 时 热力 学 性 质 是 不 同 的
,
因而 不 能 l J 统 一 的 热力 学 1
,
也 就是 说
,
热力 学 系 统 不 是 处 于 平 衡 状 态
因 而 不 能 川 状 态 图 上 的 一 点 来描 述
,
则P V
=
常量
( 波
一
因而 等 温 线 用 在 P 一 V 图 上 表示 为 等边 双 曲 线
( 图二 )
。
而 在 P一 T 图 或 V 一 T 图上 则 为 平
行 于 P 轴 或 V 轴 的直 线
通 常可 以 写成
f
(P
、
V
、
T
、
n
)
“
0
. `
于 ll ` ! 1 ! l1
t ,立 七 诬 卜 l 辱 屯 犷
!
l
如 理 想 气休 的状 态 方 程 就 是
l V
’
=
r
、
I之l
`
’
对一定质 是 ( n 一定
参最
,
)
`
又休 而 布 厂
,
p
,
、
v
,
、
T 只 有 两 个 是 独立 的
,
故 给 定 其 中任 意 两 个
,
就可 以 由状 态 方 程 求 出 第三 个
、
公录
因 而 也 就 确定 了 一 个 平 衡 态
”
对于 平 衡态
。
,
可以
用 P 一V 图
P 一 T 图 或V 一 T 图 上的一个
、
“
点
来表 示
,
这 就 是 状态 附 图示
但是 由于 P 一 V
,
图 或 P一
T
图 或 v 一 T 图 都 少 能 表示 两 个 参最
状 态 方 程 气 体 定 律及 其 图 象表 示
刘
片 刀
梅
气一
乙 态方 程
、
气 体 定 律 是 初 等物 理 中 热 学 的 主 要 内 容 之 一
。
加 深 对这 一 部 分 内 客 的 理 解
。
,
对 于 搞 好教 学
,
帮 助 学生 用 以 解 决一 些 实 际 问 题 无 疑 的 是 重 要 的
相同的
。
于 是一 个 准 静 态 过 程 就 在 状 态 图 卜 描 绘 出了 一 条过 程 曲线
。
,
有 不 同形 状 的过 程 曲线
由 于 P一v 图
、
P一T图 和v
,
一 T 图 均可 以 描 但 其 形状 是 各不
,
因 而一 个 热力 学过程 可 以 在任一 个 状 态 图 上 表示 山 来
和 前面 讲 过 的 原 因 一 样
,
两 个 参量 中 的一 个是 固 定 的
刁 能 比 较 另一 个状 态 参 址 的 差 别
如 图一 中 的 B 从
`
,
则 表明 这
一 摩 尔气体 的 温 度为
2
T B
二 x x
:
3
.
1 — 0 0 —
一一
二
7
3 K
,
由 于 我们 通
,
8 2
P ( 大气 压)
Z ` 6 J 滩
.
常 考 察’ r 是 同一 热 力 学 系统 的 情 况 b