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本文拟介绍准静态过程、元熵过程及复熵过程的内在关联[1].
1.准静态过程
准静态过程是指过程的任意瞬间,系统均无限小的偏离平衡,并随时可恢复平衡;客观要求准静态过程必须无限缓慢,连续且无间断.平衡态热力学规定所有热力学过程均为准静态过程.
准静态过程与各式推动力无关; 准静态过程是一种理想化过程,客观上并不存在.
2. 元熵过程
元熵过程为特殊类型的准静态过程,它需满足条件参见如下式(1)及(2):
δQ≡T·dS (1)
δWV≡-p·dV (2)
常见的元熵过程包括:理想气体的恒温、恒压、恒容或绝热过程;恒温恒压及环境不提供有效功条件下的化学反应或相变;恒温恒容及环境不提供有效功条件下的化学反应或相变等.
3. 复熵过程
复熵过程亦为准静态过程,它由若干个元熵过程构成,需满足条件参见如下式(3)及(4):
δQ=ΣQi=Σ(Ti·dSi) (3)
δWV=ΣWV,i=Σ(-pi·dVi) (4)
常见的复熵过程包括:理想气体由状态(p1、V1、T1)直接变化至状态(p2、V2、T2);恒压条件下,25℃的水与大量0℃冰混合等.
如果不特别强调,平衡态热力学规定热力学过程均为元熵过程.
4. 结论
⑴ 所有热力学过程均为准静态的元熵过程;
⑵准静态过程是一种理想化过程,客观上并不存在.
参考文献
[1] 余高奇. 热力学第一定律研究. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 科学网博客, 2021,8.
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