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1、大學(xué)物理 （課程論文） 成績(jī) 批閱老師 作業(yè)題目 理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)過程 二級(jí)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 能源與動(dòng)力工程 班 級(jí) 1 5能源與動(dòng)力 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 聯(lián)系方式 理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)過程 當(dāng)進(jìn)行物理分析的過程時(shí)，我們不可豁免地讓選定的物理?xiàng)l件當(dāng)作是理想狀 態(tài)，因?yàn)橹挥羞@樣，我們才能夠輕松得到想要的數(shù)據(jù)。眾所周知，即使有能源守 恒定律，物體仍然不會(huì)在一種物理狀態(tài)到另一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程以百分百的方式去 進(jìn)行，如果我們將這種百分百的平衡定義

2、作準(zhǔn)靜態(tài)，人們對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)的分析也就逐 漸產(chǎn)生了。人們需要讓一種東西盡可能高的往他們指定的方向去轉(zhuǎn)變，以達(dá)到資 源充分利用的最大化。從另一方面來看，地球大多數(shù)物體都以氣體-液體-固體三 種狀態(tài)轉(zhuǎn)變與存在著，他們有著各自的平衡，當(dāng)人類以一種造物者的身份插手他 們的轉(zhuǎn)變，這種平衡自然而然的被破環(huán)，并且是以一種不可抑制的方式進(jìn)行的。 因此，對(duì)這三種狀態(tài)的平衡的研究的重要性不斷提高。并且以氣體這極不穩(wěn)定的 狀態(tài)著手。為了更加方便的研究，理想氣體作為時(shí)代的產(chǎn)物也順位而生。理想氣 體的準(zhǔn)靜態(tài)過程研究不可或缺。 關(guān)鍵詞：理想氣體 準(zhǔn)靜態(tài)過程 研究 1、理想氣體的概念 實(shí)際上，物質(zhì)是由分子構(gòu)成，這些分子不斷

3、地以不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)、轉(zhuǎn) 動(dòng)和振動(dòng)。狀態(tài)越不穩(wěn)定，分子間蘊(yùn)含能量越大，自然，分子運(yùn)動(dòng)也就越加不規(guī) 則。于是，為了便于分析，物理學(xué)家們把嚴(yán)格遵從氣態(tài)方程(pv=(m/M)RT二RT) 的氣體稱作為理想氣體。在他們的眼中，理想氣體忽略流量氣體分子的自身體積， 將分子看成是有質(zhì)量的幾何點(diǎn)；并假設(shè)分子間沒有相互吸引和排斥，即不計(jì)分子 勢(shì)能，分子間及 分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不造成動(dòng)能損失。 2、淺談準(zhǔn)靜態(tài)過程 (1) 過程:一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，在外界影響(做功或傳熱)下，其狀態(tài)將發(fā)生變 化，系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)的過程稱為熱力學(xué)過程，簡(jiǎn)稱過程。 (2) 準(zhǔn)靜態(tài)過程：狀態(tài)變化

4、過程中的任一時(shí)刻，系統(tǒng)的狀態(tài)并非平衡態(tài)，但 為了能利用平衡態(tài)的性質(zhì)，研究熱力學(xué)過程，引入準(zhǔn)靜態(tài)過程的概念。 設(shè)系統(tǒng)從某一平衡態(tài)開始，經(jīng)過一系列變化后再達(dá)另一平衡態(tài)，如果這過程 能中所有者過程中所有中間狀態(tài)全都可以近似地看作平衡態(tài)，這樣的話，準(zhǔn)靜態(tài) 過程就誕生了。 在意義上講，準(zhǔn)靜態(tài)指系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)平衡態(tài)變化時(shí)經(jīng)理的全 部狀態(tài)的總和。而過程則是系統(tǒng)平衡被破環(huán)的結(jié)果。若系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)連續(xù) 經(jīng)過無數(shù)個(gè)中間的平衡狀態(tài)過度到另一個(gè)平衡狀態(tài)，那么過程中系統(tǒng)偏離平衡狀 態(tài)無限小并且隨時(shí)恢復(fù)平衡狀態(tài)，且過程均勻緩慢且無任何突變。 3、人們對(duì)理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)過程的研究 (1)理想氣體狀態(tài)

5、方程：理想氣體狀態(tài)方程，也稱理想氣體定律、克拉配龍 方程，是描述理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)、體積、物質(zhì)的量、溫度間關(guān)系的狀 態(tài)方程。它建立在波義耳定律、查理定律、蓋-率薩克定律等經(jīng)驗(yàn)定律上。其方 程式為pv=nRT這個(gè)方程式有4個(gè)變量：p是指理想氣體的壓力，v為理想氣體 的體積，n表示氣體物質(zhì)的量，而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度；還有一個(gè)常 量：R為理想氣體常數(shù)。可以看出，次方程的變量很多。因此次方程以其變量多、 適用范圍廣而著稱。 一定量處于平衡態(tài)的氣體，其狀態(tài)由P、v和T刻畫，表達(dá)著幾個(gè)量之間的 關(guān)系的放啊成稱之為氣體的狀態(tài)方程，不同的氣體有不同的狀態(tài)方程。但真實(shí)氣 體的方程通常十分復(fù)雜

6、而理想氣體的狀態(tài)方程具有非常簡(jiǎn)單的形式。 雖然完全理想的氣體并不可能存在，但許多實(shí)際氣體，特別是那些不容易液 化、凝華的氣體(如氦、氫氣、氧氣、氮?dú)獾龋捎诤獠坏w積小、相互作用 力小、也是所有氣體中最難液化的，因此它是所有氣體中最接近理想氣體的氣 體。)在常溫下的性質(zhì)已經(jīng)是十分接近于理想氣體。 此外，有時(shí)只需要粗略估算一些數(shù)據(jù)，使用這個(gè)方程會(huì)使計(jì)算變得方便很多。 (2)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的擴(kuò)展與深入：多方過程，即多變方程，在熱力工 程中有著重要的實(shí)用價(jià)值，其中一點(diǎn)指出pvAn =常數(shù)(n為常數(shù))。就算人們 對(duì)多方過程知之甚多，但如若深究起來，我們還是能在其中發(fā)現(xiàn)些許漏洞，例如， 多方

7、指數(shù)中的n取決于什么因素？它又具有哪些物理含義？諸如此類……由是， 我們必然有必要進(jìn)一步討論理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程。其實(shí)，在對(duì)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過 程的傳統(tǒng)論述方式里，一直存在一個(gè)缺陷，即重視了氣體發(fā)生的過程本身，卻割 裂了外界對(duì)氣體過程的影響，這不符合實(shí)際情況，勢(shì)必影響理論研究的深入。不 論在什么時(shí)候，外界氣體過程的影響和氣體過程的進(jìn)行時(shí)同時(shí)，密切相關(guān)的，考 慮到這一點(diǎn)，我們可以找到理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的所有形式都遵從的微分方程， 從而擴(kuò)展并深入了氣體過程的論述。 4、論述理想化氣體的準(zhǔn)靜態(tài)過程在物理學(xué)中的應(yīng)用 (1)等容過程：等容過程又稱定容過程，是系統(tǒng)的體積始終保持不變的過程。 等容過程的特點(diǎn)

8、是體積v=恒量。對(duì)理想氣體而言，等容的準(zhǔn)靜態(tài)過程中壓強(qiáng)與 溫度的關(guān)系，可有理想氣體狀態(tài)方程得出，由于在等容過程中系統(tǒng)的體積保持不 變，洗頭膏對(duì)外界做的共A=P dv=O。由熱力學(xué)第一定律可知，等容過程的能量 轉(zhuǎn)換的關(guān)系，是系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的增量。 (2) 等壓過程：等壓過程是指系統(tǒng)的壓強(qiáng)始終保持不變的過程。等壓過程的 特點(diǎn)是壓強(qiáng)p=恒量。對(duì)理想氣體而言，等壓的準(zhǔn)靜態(tài)過程中，可由理想氣體狀 態(tài)方程得出體積與溫度的關(guān)系V/T=恒量在準(zhǔn)靜態(tài)等壓過程中，系統(tǒng)對(duì)外界所做 的功A=pAV。設(shè)U為系統(tǒng)的內(nèi)能，Qp為等壓過程中系統(tǒng)所吸收的熱量，則由 熱力學(xué)第一定律得出，等壓過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是

9、：Qp=AU+pAV還可證明， 等壓過程中系統(tǒng)所吸收的熱量等于其焓H的增量，即Qp=CpAT=AH，式中Cp 為定壓熱容。等壓過程在相變、工程熱力學(xué)及熱化學(xué)中均有重要應(yīng)用。 (3) 等溫過程：等溫過程是熱力學(xué)過程的一種，即是指熱力學(xué)系統(tǒng)在恒定溫 度下發(fā)生的各種物理或化學(xué)過程。在整個(gè)等溫過程中，熱量的傳遞使系統(tǒng)與其外 界處于熱平衡狀態(tài)。等溫過程是熱力學(xué)中一種重要過程?？ㄖZ循環(huán)就是由兩個(gè)等 溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成的。物質(zhì)三態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變也是在等溫條件下進(jìn)行的。 參考文獻(xiàn) 【1】袁在中，?理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的研究?，吉林林學(xué)院基礎(chǔ)部； 【2】趙近芳，王登龍主編，?大學(xué)物理學(xué)?，北京郵電大學(xué)出版社；