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什么是等容过程?等容过程中吸收的热量和所做的功如何计算?

容积(或比容)保持不变的情况下进行的过程叫等容过程。

由理想气体状态方程pv=RT得p/T=R/v=常数,即等容过程中压力与温度成正比。因△v=0、所以容积变化功w=0,则q=△u十w=△u=u2-u1,也即等容过程中,所有加入的热量全部用于增加气体的内能。

扩展一

等容过程又称定容过程,是系统的体积始终保持不变的过程。等容过程的特点是体积V=恒量。

对理想气体而言,等容的准静态过程中压强与温度的关系,可由理想气体状态方程得出:p/T=恒量。

平衡态热力学所研究的是处于平衡态的封闭系统及其由一个平衡态变为另一个平衡态的过程。平衡态热力学中的常见过程指的是等温过程、等压过程和等容过程。

扩展二

由于在等容过程中系统的体积保持不变,系统对外界做的功A=p dV=0。由热力学第一定律可知:等容过程能量转换的关系,是系统吸收的热量全部转化为内能的增量Qc=DvΔT=ΔU,其中Dv是定容热容,ΔT是系统温度的变化,ΔU是系统内能的增量。此关系式是热化学中计算反应热的一个基本热力学公式。此外,汽油机中燃烧过程很快,在热工计算中将燃料燃烧释放能量的过程理想化为等容加热过程,也遵从上述公式。

扩展三

对等容过程的定义,存在着不同的说法。主要有:

说法1:系统体积V恒定不变,即:V=定值的过程为等容过程。

说法2:系统的始态与终态体积相等,即:V1=V2的过程为等容过程。

说法3:将说法1与说法2放在一起的说法,有的给出了定义式V=V1=V2=定值。

虽然对定义有不同的说法,但在应用中各种说法的作者都采用的是说法1,即等容过程就是系统的体积恒定不变的过程。等容过程一般是指在刚性密闭容器中或凝聚系统发生的过程。