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热力学过程总伴随着功、热现象的产生;本文拟结合准静态过程假说,介绍热力学系统中“功、热”的存储
与释放,供参考.
热力学能存储器
任意热力学系统中均存在一个热力学能(U)存贮器,参见如下图1:
图1显示,热力学能(U)由热能(TS)、功能(-pV)及吉布斯能(G)三部分构成[1] .
热力学能存储器功能介绍
热能存储于热力学能存储器的热能区,具体是赋值于系统状态函数温度(T)与熵(S)身上;热力学过
程发生时,系统通过改变温度(T)与熵(S)值,存储或释放热力学过程的热量;热量可通过热量口进出热力
学系统.
功能存储于热力学能存储器的功能区,具体是赋值于系统状态函数压强(p)与体积(V)身上;热力学过
程发生时,系统通过改变压强(p)与体积(V)值,存储或释放热力学过程的体势变;体势变可通过体势变口
出入热力学系统.
热力学能存储器中有专门的吉布斯能存储区及有效功口,系统通过改变自身吉布斯能(G)的大小,吸收
或释放有效功. 参见如下式(1):
dG=-SdT+Vdp+δW' (1)
对于热力学元熵过程,dG的职责是提供有效功(δW' );式(1)中出现的“-SdT及Vdp”两项,可认为是热
能(TS)、功能(-pV)作用于吉布斯能(G)的残余项*,与dG的主要职责无关.
3.结论
热力学能(U)存贮器中,热能(TS)的职责是消化热力学过程中的热量(δQ);功能(-pV)的职责是吸
收热力学过程中的体势变(δWV);吉布斯能(G)的职责是提供有效功(δW').
*d(TS)=TdS+SdT =δQ+SdT (2)
d(-pV)=-pdV-Vdp=δWV-Vdp (3)
dU=d(TS)+d(-pV)+dG=δQ+δWV+δW' (4)
结合式(2)、(3)及(4)可得:dG=-SdT+Vdp+δW' (1)
参考文献
[1]余高奇.热力学第一定律研究.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666,2021,8.
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