一、绝热过程
系统在状态变化过程中,始终与外界无热量交换就是绝热过程,即。整个物体用绝热材料包裹,或过程发生很快,来不及进行热交换,都可看做绝热过程。
现设质量为m的理想气体从状态1绝热变化到状态2,整个过程中,根据热力学第一定律有
,即:
上式表明:气体在绝热膨胀的过程中,对外所做的功是靠它的内能的减小来完成的,气体温度会降低;相反,在绝热压缩过程中,外界对气体所做的功,则完全用于气体内能的增加,气体温度会升高。
此即为:理想气体在准静态绝热过程中压强与体积变化的关系式,又叫泊松公式。
借助理想气体状态方程,可得:绝热过程中V与T、p与T之间的关系:
二、绝热自由膨胀
例:在一个密闭容器内,一半理想气体,一半真空,中间有隔板阻挡:
当抽开隔板,气体冲入右部真空区域,最后达到一个新的平衡,而这个过程就称为自由膨胀。在此过程中,任意时刻气体均不处于平衡状态,因而此过程为非静态过程,但是仍然服从热力学第一定律。
在整个过程中,与外界无热量交换,即Q=0,则有:。又因为整个过程中,气体是向真空冲入的,故对外不做功,即A=0,故有:
。