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📜  热力学状态变量和状态方程

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.978000             🧑  作者: Mango

热力学状态变量和状态方程

热力学的分支处理气体的热交换过程或气体系统的温度。该分支还处理从系统的一个部分到系统另一部分的热量流动。对于现实世界中存在的系统，有一些参数可以定义它们的状态。这些被称为热力学变量。这些变量和与之相关的方程对于我们研究和预测此类系统的行为至关重要。

热力学状态变量和状态方程

如果改变系统状态的宏观变量不随时间变化，则称系统处于热力学平衡状态。这些宏观变量包括不随时间变化的压力、温度、质量和成分。例如，气体储存在与周围环境完全绝缘的容器内，具有固定的压力、体积、温度、质量和成分值，不随时间变化，处于平衡状态。

气体的平衡可以通过其压力、温度、体积和质量来描述。热力学系统不一定总是处于平衡状态。例如，如果允许处于平衡状态的气体膨胀，它就不会保持热力学平衡。下图显示了气体在任其膨胀时的膨胀：

简而言之，热力学变量描述了系统处于平衡状态的状态。这些各种状态变量不一定是独立的。

这些变量可以分为两类：

  1. 广泛的变量
  2. 密集变量

扩展变量：这些变量是表示系统大小的状态变量。例如，Volume 可以被认为是一个广泛的变量，因为它让我们了解系统的大小。

密集型变量：这些变量是状态变量，不给我们任何关于系统大小的信息，但表示关于系统的不同信息。此类变量的示例是压力、温度等。

状态方程

状态方程描述了热力学系统状态变量之间的关系。状态方程完全用压力、温度和体积来定义。例如，在理想气体的情况下。状态方程变为，

PV = RT

要么

PV = 常数

在等温过程的情况下，

P 1 V 1 = P 2 V 2

这些状态方程适用于理想气体。

示例问题

问题1：在等温热力学过程中，初始压力和体积分别为10 6 N/m 2和3m 3 。现在，容器的压力增加了一倍。找到音量。

回答：

问题2：在等温热力学过程中，初始压力和体积分别为5×10 6 N/m 2和6m 3 。现在，容器的压力减半。找到音量。

回答：

问题 3：在热力学过程中，体积保持不变。初始压力和温度分别为5×10 6 N/m 2和100K。现在，容器的压力减半。找到新的温度。

回答：

问题 4：在热力学过程中，体积保持不变。初始压力和温度分别为10 6 N/m 2和250K。现在，容器的压力增加了四倍。找到新的温度。

回答：

问题 5：在热力学过程中，压力保持恒定。初始体积和温度分别为5m 3和250K。现在，容器的体积增加了两倍。找到新的温度。

回答：