絕熱可逆和等溫可逆過程能否達到相同末態呢?

2021-03-01 物理化學學習

有同學發信問了一個題：在相同的初始狀態出發，分別經過絕熱可逆膨脹和等溫可逆膨脹過程，能夠達到相同的末態？

或者問：在相同的初始狀態出發，分別經過絕熱可逆膨脹和絕熱不可逆膨脹過程，能夠達到相同的末態？

要回答這個問題，最簡單的方法就是畫圖來說明。

等溫可逆，絕熱可逆的P-V圖如下圖所示。

（絕熱可逆，等溫可逆，絕熱不可逆的P-V圖）

很明顯，可以從圖中看出，等溫可逆和絕熱可逆是不能達到相同的末態的。

圖中的絕熱不可逆線為虛線，因為不可逆過程中間不存在平衡態，是不能用P-V圖畫出來的。所以用虛線。但是其末態D點，存在於B和C之間。

等溫可逆膨脹的做功：就是其等溫可逆線和V軸圍城的面積。

絕熱可逆膨脹的做功：就是其絕熱可逆線和V軸圍城的面積。

絕熱可逆過程：W=delta U= nCv(T2-T1)<0,所以T2<T1.

等溫可逆過程：末態溫度等於初態溫度T1。

絕熱不可逆過程：絕熱可逆膨脹是體系對外做的功大於絕熱不可逆膨脹做的功，即W絕熱可逆>W絕熱不可逆。因此，其末態的溫度T絕熱不可逆>T絕熱可逆。

因此，三者的末態溫度：T等溫可逆可逆>T絕熱不可逆>T絕熱可逆

參考書目：王緒，物理化學學習指導，陝西人民教育出版社，1992年，第1版。

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