逆壓縮系統的熱力學

① 絕熱可逆壓縮過程的功如何計算

自己來解決吧~ 在@葉蘇 的提醒下解決了這個問題。現在不妨把我的推導過程全部貼出來： //沒系統學過熱力學，書是看來玩的。 對於絕熱可逆壓縮過程，我們有： 由熱力學第一定律，對於絕熱過程，可以有： 因為不做非體積功，所以有：……①……②由於是理想氣體的可逆過程，環境壓力 可以用系統壓力來代替。 又因為所以結合②式有： 代入理想氣體狀態方程並整理，得：化簡得到：……③按照@葉蘇 的寫法，令 ③式就可以改寫並對始末狀態之間進行積分：得到：於是就有：代入理想氣體狀態方程：……④由①式得：……⑤將④式代入，可以得到： 可以化簡得到： 將④式代入上式即得到結論： ，其中代入數據即得 ——————————————————無恥的分割線———————————————————— 嘛……@楊壘 你的解決超簡潔，超級棒~~~真不愧是hjy推薦的學霸~~~~ 可惜我不懂得「 」這個公式，不是物競黨，物理學得一塌糊塗> <……所以不要吐槽…… 我好像只知道有個東西叫做Joule定律：對於一定量、一定組成的理想氣體 ，其全微分形式可以表述成為： 對兩邊在始末狀態間積分，因此得到： 並且適用於所有過程……化簡即得：又由於氫氣是雙原子分子，因此上式就成了： 也就是@楊壘 所說的公式，這樣推導沒錯吧~可是還是要用微積分啊……當公理體系沒有建立起來的時候，亂用知識是不太好的習慣喲~（雖然對於我而言，我知道是自己沒學過，讓學霸恥笑了，自動面壁………………） 順便提請@楊壘 同學注意一下符號，熱力學對符號很嚴謹的。

② 怎麼理解熱力學中的可逆過程

實際上自然界中與熱現象有關的一切實際宏觀過程，都是不可逆過程。而我們熱力學研究為了方便，近似而對結果沒有太大影響的時候會假想一些可逆過程。這些可逆過程簡單說就是無摩擦的准靜態過程，認為沒有能量耗散且熱力過程進行的非常緩慢，以至於每一時刻都是平衡的，這樣便不會因為不可逆的摩擦損耗或者體系宏觀上的動能的消耗，但顯然這實際是不可能的理想狀態。
附：可逆過程的特點
（1）可逆過程是以無限小的變化進行的，整個過程是由一連串非常接近於平衡態的狀態所構成。
（2）在反向的過程中，用同樣的手續，循著原來的過程的逆過程，可以使系統和環境完全恢復到原來的狀態，而無任何耗散效應。
（3）在等溫可逆膨脹過程中系統對環境做最大功，在等溫可逆壓縮過程中環境對系統做最小功

③ 如何實現恆溫可逆壓縮

對於一定質量的理想氣體，在恆溫可逆壓縮的過程中，壓強P和體積V的關系曲線是一條雙曲線。在這個過程中外界對氣體做正功，氣體對外界做負功。
對氣體分析，這個功的計算可用積分形式來求。
即 W=∫P dV ，V的積分區間從初態數值V1到末態數值V2。
根據克拉伯龍方程 PV=nRT，氣體摩爾數n、熱力學溫度T是不變的（本題條件）。
得 W=∫（nRT/ V）dV=nRT*lnV
把V的積分區間代入上式，得
W=nRT*［（lnV2）-（lnV1）］
=nRT*ln（V2 / V1）。
理想氣體的等溫可逆過程和絕熱可逆過程沒有什麼什麼特別的關系。理想氣體等溫過程中pV為定值，絕熱過程中pV^gamma為定值。其中gamma=等壓熱容/等體熱容。等溫過程中，內能是不變的；絕熱過程中，內能會變化，轉化為機械功 用P－－V圖來分析容易理解.初態的體積是V0,終態的體積是V.當用等溫壓縮時,初態與末態的溫度相等,即初態和末態兩個位置都在同一條等溫線上（等溫線是雙曲線）,這時末態壓強是P1（P1比初態壓強大些）.當用絕熱壓縮時,顯然末態的溫度高於初態溫度（相信你知道溫度較高的等溫線與前一情況的等溫線的位置關系）.由於以上兩個過程中,末態的體積是相同的,所以容易看到在絕熱壓縮過程中的末態。
恆溫壓縮中 PV＝nRT 當壓至體積為V時，繼續壓縮dV，所做元功dW＝P*dV=nRTdV/V 所以總功W1＝nRTΣdV/V=P0V0*ln(V0/V1) 絕熱壓縮中 W2=ΔE=inRΔT/2=iΔ(pV)/2 因為P0V0^((i+2)/i)=P1V1^((i+2)/i) 所以W2=i(p0*(V0/V1)^((i+2)/i)*V1-P0V0)/2=iP0((V0/V1)^((i+2)/i)*V1-V0)/2 對於單原子氣體，i=2,雙原子,i=3,多原子,i=5 由功能關系W1必大於W2 恆溫過程終態壓力更大，因為絕熱線比等溫線陡。定性的解釋：等溫膨脹和絕熱膨脹都會對外做功，但等溫膨。

④ 逆卡諾原理是什麼

製冷原理：逆卡諾循環
卡諾循環 1824年,法國青年工程師卡諾研究了一種理想熱機的效率,這種熱機的循環過程叫做「卡諾循環」。這是一種特殊的,又是非常重要的循環,因為採用這種循環的熱機效率最大。 卡諾循環是由四...
由兩個絕熱過程和兩個等溫過程構成的循環過程。它是1824年N.L.S.卡諾（見卡諾父子）在對熱機的最大可能效 率問題作理論研究時提出的。卡諾假設工作物質只與兩個恆溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣、擦等損耗。為使過程是准靜態過程，工作物質從高溫熱源吸熱應是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱應是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源後只能是絕熱過程。作卡諾循環的熱機叫做卡諾熱機。
卡諾進一步證明了下述卡諾定理：①在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切可逆熱機的效率都相等 ，與工作物質無關，為，其中T1、T2分別是高溫和低溫熱源的絕對溫度。②在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切不可逆熱機的效率不可能大於可逆卡諾熱機的效率。可逆和不可逆熱機分別經歷可逆和不可逆的循環過程。
卡諾定理闡明了熱機效率的限制，指出了提高熱機效率的方向（提高T1，降低T2，減少散熱。、漏氣。、摩擦等不可逆損耗，使循環盡量接近卡諾循環）。，成為熱機研究的理論依據。熱機效率的限制。、實際熱力學過程的不可逆性及其間聯系的研究，導致熱力學第二定律的建立。在卡諾定理基礎上建立的與測溫物質及測溫屬性無關的絕對熱力學溫標，使溫度測量建立在客觀的基礎之上。此外，應用卡諾循環和卡諾定理，還可以研究表面張力、飽和蒸氣壓與溫度的關系及可逆電池的電動勢等。還應強調，卡諾這種撇開具體裝置和具體工作物質的抽象而普遍的理論研究，已經貫穿在整個熱力學的研究之中。

⑤ 熱力學的可逆和不可逆過程

某一系統經過某一過程，由一種狀態變成另一種狀態之後，如果能使系統和環境都完全復原，即系統回到原來的狀態，同時消除了原來過程對環境所產生的一切影響，則這樣的過程就為可逆過程。

反之，如果用任何方法都不能使系統和環境完全復原，則為不可逆過程。例如，河水能從高處流向低處，這就是不可逆過程，因為水不可能自發地再從低處回到高處。

熱力學第二定律證明，世界上沒有絕對的可逆性過程。實際的熱力學過程既不可能完全無耗散，又不可能是嚴格的准靜態過程，所以可逆過程實際上不存在。但是在理想情況下，可逆過程是可以發生的，如忽略軸摩擦的真空中的單擺運動，它沒有能量的損耗。

(5)逆壓縮系統的熱力學擴展閱讀

可逆過程的特點

（1）可逆過程是以無限小的變化進行的，整個過程是由一連串非常接近於平衡態的狀態所構成。

（2）在反向的過程中，用同樣的手續，循著原來的過程的逆過程，可以使系統和環境完全恢復到原來的狀態，而無任何耗散效應。

（3）在等溫可逆膨脹過程中系統對環境做最大功，在等溫可逆壓縮過程中環境對系統做最小功。

不可逆過程的特點

（1）自然界中一切自發過程都是不可逆過程；

（2）不平衡和耗散等因素的存在，是導致過程不可逆的原因，只有當過程中的每一步，系統都無限接近平衡態，而且沒有摩擦等耗散因素時，過程才是可逆的；

（3）不可逆過程並不是不能在反方向進行的過程，而是當逆過程完成後，對外界的影響不能消除。

⑥ 如何判斷一個熱力學過程是否可逆什麼叫准靜態過程為什麼准靜態無摩擦的膨脹,則為可逆過程

高中生這個問題是難以准確理解的，即便對本科生也有相當難度。

1是否可逆
a按定義判斷。如果某一過程發生後，你可以找到一種方法使系統和外界同時恢復原狀，那麼就可逆。如果任何方法都不能讓系統和外界同時復原，那原過程就是不可逆過程。
b用熵增加原理（熵判據）。計算過程中系統的熵變和外界的熵變（如果是孤立系統，或絕熱系統外界熵變為零，只需計算系統熵變），如果總熵變為零，則可逆，大於零則不可逆，小於零則不可能發生（反向過程不可逆發生或稱自發發生）。
c用其他判據，例如過程在等溫等壓下進行（例如相變），則可計算系統過程中吉布斯函數變delta G，如等於零，則可逆，小於零不可逆，大於零不可能。

2 什麼叫准靜態過程？
這有很多種不同的表述，有些表述嚴格，有些不嚴格（只能在特定的上下文中使用）。下面給出一種嚴格的定義：一個宏觀過程的每一中間狀態（或每一瞬間）系統都無限趨近於平衡態，這樣的過程稱為准靜態過程。

舉個例子，一個帶有活塞的氣缸充有一定量氣體，與外部大氣溫度壓強相同（活塞不計質量），顯然氣體目前處於平衡態（不施加外部影響，氣體將永遠保持這個狀態），現在在活塞上方加上一粒沙子，氣體受到的壓強有極小的增加，氣體體積當然會被略微壓縮一點，很快氣體就會達成新的平衡（溫度仍和大氣相同，內部壓強=大氣壓+一粒沙子產生的額外壓強），在被壓縮的過程中當然不是嚴格的平衡態，但和平衡態相差無幾（如果沙子的質量趨於零的話，過程中的每一瞬間系統都無限接近於平衡態）。達成平衡後，我們再依次增加沙子，每次增加一粒，平衡後再加下一粒，這樣連續地增加下去，當沙子數量很多的時候，氣體受到的壓強就會有可觀的增大，體積就會有可觀的壓縮（即氣體發生了一個宏觀的變化）。這樣的過程就稱為准靜態過程（每一粒沙子的質量趨於零就是嚴格的准靜態，每一粒沙子的質量很小但不趨近於零，那麼過程就是近似的准靜態）。實際過程只可能是近似的准靜態過程，不可能是嚴格的准靜態（但理論上我們著重討論的是嚴格的准靜態）。

3 為什麼准靜態無摩擦的膨脹,則為可逆過程？
仍然用上面的例子，用定義證明准靜態無摩擦的膨脹是可逆過程。把上面的例子少許改一下，假定活塞無摩擦，並且活塞上原先有一堆沙子，現在將沙子一粒一粒取走（每粒沙子質量無限小），顯然這個過程是上面過程的逆過程，也顯然滿足准靜態過程的定義。過程中氣體溫度不變，內能不變（以理想氣體為例），膨脹中氣體對外做功，必然要從空氣中吸取等量的熱。容易計算功和熱的量都=nRTlnV2/V1，其中n為氣體物質的量，T為溫度，V2膨脹後體積，V1原體積。

此過程中系統體積膨脹了，壓強相應減小了。而外界發生了什麼變化呢？外界消耗了nRTlnV2/V1的熱量，得到了等量的功。現在我們嘗試一下，將取下來的沙子再一粒一粒地放回到活塞上（仍然是一個無摩擦准靜態過程），當全部放回後，很明顯系統將復原（體積又變回V1，壓強又恢復原狀，溫度也沒有變化）。再來看看外界能否復原？同樣容易算出該壓縮過程外界對系統的做功量=系統放熱量=nRTlnV2/V1，即外界消耗了nRTlnV2/V1的功，得到了等量的熱量。原膨脹過程外界得到的功在壓縮過程中又給了系統，而之前耗去的熱量在壓縮過程中又從系統中等量補回（總體看起來外界好像什麼事情都沒發生過一樣）。這樣，經過了一個逆向（壓縮）過程就使得系統和外界都恢復如初，故原無摩擦准靜態膨脹過程是可逆過程。

如有不明歡迎追問

⑦ 絕熱不可逆壓縮系統的熱力學能變等於零嗎

而焓變是能量變化過程中的，既然能量交換和物質交換不存在所謂熱力學的孤立體系是指體系與環境既沒有能量交換，能量是固定的，故能不等於零，也沒有物質交換的體系，所以，因此焓變等於零

⑧ 熱力學中不可以逆壓縮機中

注意一下概念，先頂樓上。符號有問題，不過對於你提的問題倒沒什麼。

可逆過程：如果系統經歷一個過程後，如令過程逆行，使系統和外界同時恢復到初始狀態而「不留下任何痕跡」的過程。

對於系統而言，系統對外做功w，吸熱q，稱為過程1；「原路徑」返回時，必然有放熱q1=q，並且得到功w1=w（這里我都指絕對值），稱為過程2。原路徑返回必定會回到原狀態。

而由於是不可逆過程，伴隨著不可逆因素。舉個例子吧，比如說機械摩擦產熱，那麼系統在過程1中對外做功w有一部分作為熱量給了環境，所以相當於環境接受功少於w，給系統的熱量少於q。而環境在過程2中對於系統做功必須大於w1（因為要克服摩擦），同時這部分熱量被吸收，所以環境吸收的熱量大於q1.

當然把系統和環境放在一起就是個孤立系統，由於能量守恆，系統恢復原狀，環境所擁有的能量也和初始時相同。但是！重點來了，可逆過程要求「不留痕跡」。考慮一下剛才的過程，系統是原路返回，但是環境卻不是。因為過程1加過程2等效於在環境中發生了功轉化為熱的過程，這就導致環境的做功能力下降了，產生了「痕跡」。所以環境並沒有回到初態。

還有不清楚的地方的話可以繼續問，這是我個人的理解