8基本热力学过程-热力学基础

热力学系统的状态可以通过功和热与周围环境相互作用而改变。当系统发生这种变化时，就可以说系统正在经历一个过程。

热力学循环是开始和结束于同一热力学状态的一系列不同过程。

一些示例流程:

1.等温过程:温度恒定T=C
2.等压过程:压强不变，P=C
3.恒容过程,v = C
4.绝热过程:无传热，Q=0
5.可逆过程
6.不可逆过程
7.准静态过程

1.一个等温过程在恒定温度下发生。由于气体的内能只是其温度的函数，因此对于等温过程ΔU = 0。对于理想气体的等温膨胀，我们有W = nRT ln (V2/V1)W是正的，如果V2 > V1。由于ΔU = 0，传递给气体的热量为ΔQ = W。

2.一个等压过程是在恒压下发生的过程。我们得到W = P(V2 - V1)如果理想气体的压力保持不变，那么随着气体膨胀，温度必然升高。(PV / T =常数。)在膨胀过程中必须加热量。
我们用H = U + PV来定义系统的焓。因此焓是系统的一种物理性质。它有能量的维度，SI的焓单位是焦耳。对于一个等压过程，我们写成ΔU = ΔQ - ΔW = ΔQ - P(V2 - V1)，或者，把术语重新排列一下，写成ΔH = ΔQ。这种在化学中经常使用的表达式，可以看作是第一定律的等压形式。ΔH = ΔQ只适用于等压过程。化学反应(包括生物反应)通常在恒压下发生，因此ΔQ等于系统物理性质的变化。

3.绝热过程是一个没有热量进入或离开系统的过程。然后我们得到ΔU = -ΔW，即ΔW等于系统物理属性的变化。系统的物理性质只取决于系统的状态(P, V, T)，而不取决于运行过程系统处于这种状态。

4.在实践中有两种不同的方法来防止传热。

(a)提供非常好的隔热系统。
(b)在很短的时间间隔内完成整个过程，这样就没有时间进行明显的换热。因此，汽车发动机内部的燃烧过程基本上是绝热的。

5.等容或等容过程在恒定体积下发生。然后W = 0， ΔU = ΔQ。所有提供给系统的热量都用来增加系统的热力学能。

6.可逆过程:在不改变宇宙热力学性质的情况下，系统和环境从最终状态恢复到初始状态的过程称为可逆过程。

7.不可逆过程:

不可逆过程又称自然过程，因为自然界中发生的一切过程都是不可逆过程。

8.准静态过程:

准静态过程是一个无限缓慢发生的热力学过程的理想化模型。需要注意的是，没有一个真正的过程是准静态的。在实践中，这种过程只能通过极其缓慢地进行来近似。准静态过程通常确保系统会经历一系列极接近平衡的状态(因此系统保持准静态平衡)，在这种情况下，过程通常是可逆的。