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本文拟结合准静态过程假说,探究(系统)温度对热量、热能及热力学能的影响,供参考.
准静态过程假说相关原理
准静态过程假说[1-3]从宏观角度将系统的热力学能(U),划分为热能(TS)、功能(-pV)及吉布斯能
(G)三种彼此独立的能量存储形式;参见如下式(1)所示:
U=TS+(-pV)+G (1)
对于元熵过程,准静态过程假说认为热力学能变(dU)由热量(δQ)、体势变(δWV)及有效功
(δW')三种彼此独立的能量传递形式构成;参见如下式(2)所示:
dU=δQ+δWV+δW' (2)
准静态过程假说将式(2)中热量(δQ)、体势变(δWV)分别定义为:
δQ=TdS (3)
δWV=-pdV (4)
准静态过程假说认为有效功普遍存在于化学反应或相变之中,并不专指电功或表面功;恒温恒压下,化学
反应或相变的吉布斯能变(dG)即为有效功;仅当平衡确立后,化学反应或相变才失去提供有效功的潜力.
2. 温度对热量、热能及热力学能的影响
2.1 温度对热量的影响
由式(3)可知,热量是热力学过程存在的一种能量传递形式;热力学过程不确定,单凭系统温度或系统
温度改变值(ΔT),热量数值不可能确定.
2.2 温度对热能的影响
通常情况下温度升高,物体的混乱度增大,熵(S)值增大,热能(TS)亦增大.
2.3 温度对热力学能的影响
由式(1)可知温度升高,热能增大;功能与吉布斯能的变化不确定,热力学能的变化亦不确定.
由式(2)可知,单凭系统温度改变值(ΔT),元熵过程的热量、体势变及有效功的数值均无法确定,热
力学能变的数值亦不确定.
需指出式(1)、(2)的数学本质相通[4].
3. 结论
⑴通常情况下温度升高,物体的混乱度增大,熵(S)值增大,热能(TS)亦增大;
⑵热力学过程不确定,热量亦不确定;
⑶温度升高,功能与吉布斯能的变化不确定,热力学能变亦不确定.
参考文献
[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.
[2]余高奇. 热力学第二定律研究. 科学网博客, 2021,8.
[3]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,2023,1.
[4]余高奇. 热力学基本方程的积分形式. 科学网博客, 2024,1.
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