多方过程

多方过程是热力学过程的一种,服从以下关系式:

:\ P V^n = C,

其中P是压强,V是体积,n是任意一个实数(多方指数),C是一个常数。这个方程可以用来准确地描述一定的热力学系统的特征,主要是气体的膨胀或压缩。

  • 如果n 0 = P = 常数*,过程是一个等压过程。
  • 如果n = 1,则PV = NkT = 常数,它是一个等温过程。
  • 如果n \gamma*,则它是一个准绝热过程,如内燃机中的爆炸过程和蒸气压缩制冷中的压缩过程。
  • 如果n = \gamma = Cp/CV,则它是一个绝热过程。

: 注意到1 \le \gamma \le 2,这是因为\gamma=\frac{C_p}{C_V}=\frac{C_V+R}{C_V}=1+\frac{R}{C_V}= \frac{C_p}{C_p-R}。(参见绝热指数)

  • 如果n = \infty,则它是一个等容过程。

多方过程的热力学第一定律
多方过程的热力学第一定律具体形式如下:
:Q = NC_{V,m} \Delta T + \frac{NR\Delta T}{1-n}
公式右边第一项表示气体内能变化,第二项为气体对外界所做的功。N,C_{V,m},R,n分别是该气体的物质的量、摩尔定体热容、普适气体常数和多方指数。

多方流体
多方流体是理想的流体模型。一个多方流体是一种正压的流体,状态方程为:

:
\ P = K \rho^{(1 + 1/n)}

其中 P 是压强, K 是一个常数, \rho 是密度, n 是多方指数。

通常也写为以下形式:

:
\ P = K \rho^\gamma

其中 \gamma = (1 + 1/n) 。

绝热指数
在等熵的理想气体中, \gamma 是比热容的比值,称为绝热指数。

一个等温的理想气体也是多方气体。在这里,多方指数等于一,与绝热指数 \gamma 不同。

为了区分两个 \gamma ,多方指数有时写成大写的 \Gamma 。

n = \frac{1}{\Gamma - 1}.

其他
利用了多方流体的莱恩-埃姆登方程的一个解是多方球。

参见

  • 热力学

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