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环境不提供有效功前提下,对于单纯的pVT变化,一般认为热力学基本方程“dU=TdS-pdV”成立.
本文拟介绍平衡态热力学及准静态过程假说对该公式的不同解读,供参考.
1. 平衡态热力学
1.1 可逆过程
对于单纯的pVT变化的可逆过程,平衡态热力学认为:
δQ=T·dS (1)
δWT=-p·dV (2)
式(2)中“WT”代表体积功,下同.
则热力学基本方程“dU=TdS-pdV”表示微小热力学过程的热力学能变(dU)等于热量(δQ)与体积功(δWT)
之和. 也可将“dU=TdS-pdV”视为热力学第一定律,或能量守恒定律.
1.2 不可逆过程
对于单纯的pVT变化的不可逆过程,热力学基本方程“dU=TdS-pdV”仍成立;且“T·dS”与“-p·dV”
数值也存在,但没有物理意义.
2.准静态过程假说
准静态过程假说将所有热力学过程的实现方式均指定为准静态过程;即要求①在热力学过程的任一瞬间,
系统均无限小的偏离平衡,并随时可恢复平衡;②热力学过程的驱动力无限小,速率无限缓慢;③热力学过程
函数数学上连续、无间断,且可积可微.
对于准静态过程的元熵过程[1]满足:
δQ=T·dS (3)
δWV=-p·dV (4)
式(4)中“WV”代表体势变,下同.
则热力学基本方程“dU=TdS-pdV”表示微小热力学过程的热力学能变(dU)等于热量(δQ)与体势变(δWV)
之和. 准静态过程假说也将“dU=TdS-pdV”视为热力学第一定律,或能量守恒定律.
需指出:准静态过程的特殊规定,及将热力学能变划分为若干彼此独立的能量传递形式,为准静态过程假
说中热力学基本方程的积分运算奠定了坚实的数学基础.
参考文献
[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.
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GMT+8, 2024-11-21 21:38
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