逆压缩系统的热力学

① 绝热可逆压缩过程的功如何计算

自己来解决吧~ 在@叶苏 的提醒下解决了这个问题。现在不妨把我的推导过程全部贴出来： //没系统学过热力学，书是看来玩的。 对于绝热可逆压缩过程，我们有： 由热力学第一定律，对于绝热过程，可以有： 因为不做非体积功，所以有：……①……②由于是理想气体的可逆过程，环境压力 可以用系统压力来代替。 又因为所以结合②式有： 代入理想气体状态方程并整理，得：化简得到：……③按照@叶苏 的写法，令 ③式就可以改写并对始末状态之间进行积分：得到：于是就有：代入理想气体状态方程：……④由①式得：……⑤将④式代入，可以得到： 可以化简得到： 将④式代入上式即得到结论： ，其中代入数据即得 ——————————————————无耻的分割线———————————————————— 嘛……@杨垒 你的解决超简洁，超级棒~~~真不愧是hjy推荐的学霸~~~~ 可惜我不懂得“ ”这个公式，不是物竞党，物理学得一塌糊涂> <……所以不要吐槽…… 我好像只知道有个东西叫做Joule定律：对于一定量、一定组成的理想气体 ，其全微分形式可以表述成为： 对两边在始末状态间积分，因此得到： 并且适用于所有过程……化简即得：又由于氢气是双原子分子，因此上式就成了： 也就是@杨垒 所说的公式，这样推导没错吧~可是还是要用微积分啊……当公理体系没有建立起来的时候，乱用知识是不太好的习惯哟~（虽然对于我而言，我知道是自己没学过，让学霸耻笑了，自动面壁………………） 顺便提请@杨垒 同学注意一下符号，热力学对符号很严谨的。

② 怎么理解热力学中的可逆过程

实际上自然界中与热现象有关的一切实际宏观过程，都是不可逆过程。而我们热力学研究为了方便，近似而对结果没有太大影响的时候会假想一些可逆过程。这些可逆过程简单说就是无摩擦的准静态过程，认为没有能量耗散且热力过程进行的非常缓慢，以至于每一时刻都是平衡的，这样便不会因为不可逆的摩擦损耗或者体系宏观上的动能的消耗，但显然这实际是不可能的理想状态。
附：可逆过程的特点
（1）可逆过程是以无限小的变化进行的，整个过程是由一连串非常接近于平衡态的状态所构成。
（2）在反向的过程中，用同样的手续，循着原来的过程的逆过程，可以使系统和环境完全恢复到原来的状态，而无任何耗散效应。
（3）在等温可逆膨胀过程中系统对环境做最大功，在等温可逆压缩过程中环境对系统做最小功

③ 如何实现恒温可逆压缩

对于一定质量的理想气体，在恒温可逆压缩的过程中，压强P和体积V的关系曲线是一条双曲线。在这个过程中外界对气体做正功，气体对外界做负功。
对气体分析，这个功的计算可用积分形式来求。
即 W=∫P dV ，V的积分区间从初态数值V1到末态数值V2。
根据克拉伯龙方程 PV=nRT，气体摩尔数n、热力学温度T是不变的（本题条件）。
得 W=∫（nRT/ V）dV=nRT*lnV
把V的积分区间代入上式，得
W=nRT*［（lnV2）-（lnV1）］
=nRT*ln（V2 / V1）。
理想气体的等温可逆过程和绝热可逆过程没有什么什么特别的关系。理想气体等温过程中pV为定值，绝热过程中pV^gamma为定值。其中gamma=等压热容/等体热容。等温过程中，内能是不变的；绝热过程中，内能会变化，转化为机械功 用P－－V图来分析容易理解.初态的体积是V0,终态的体积是V.当用等温压缩时,初态与末态的温度相等,即初态和末态两个位置都在同一条等温线上（等温线是双曲线）,这时末态压强是P1（P1比初态压强大些）.当用绝热压缩时,显然末态的温度高于初态温度（相信你知道温度较高的等温线与前一情况的等温线的位置关系）.由于以上两个过程中,末态的体积是相同的,所以容易看到在绝热压缩过程中的末态。
恒温压缩中 PV＝nRT 当压至体积为V时，继续压缩dV，所做元功dW＝P*dV=nRTdV/V 所以总功W1＝nRTΣdV/V=P0V0*ln(V0/V1) 绝热压缩中 W2=ΔE=inRΔT/2=iΔ(pV)/2 因为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 对于单原子气体，i=2,双原子,i=3,多原子,i=5 由功能关系W1必大于W2 恒温过程终态压力更大，因为绝热线比等温线陡。定性的解释：等温膨胀和绝热膨胀都会对外做功，但等温膨。

④ 逆卡诺原理是什么

制冷原理：逆卡诺循环
卡诺循环 1824年,法国青年工程师卡诺研究了一种理想热机的效率,这种热机的循环过程叫做“卡诺循环”。这是一种特殊的,又是非常重要的循环,因为采用这种循环的热机效率最大。 卡诺循环是由四...
由两个绝热过程和两个等温过程构成的循环过程。它是1824年N.L.S.卡诺（见卡诺父子）在对热机的最大可能效 率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、擦等损耗。为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程，同样，向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量，脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。
卡诺进一步证明了下述卡诺定理：①在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机的效率都相等 ，与工作物质无关，为，其中T1、T2分别是高温和低温热源的绝对温度。②在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆卡诺热机的效率。可逆和不可逆热机分别经历可逆和不可逆的循环过程。
卡诺定理阐明了热机效率的限制，指出了提高热机效率的方向（提高T1，降低T2，减少散热。、漏气。、摩擦等不可逆损耗，使循环尽量接近卡诺循环）。，成为热机研究的理论依据。热机效率的限制。、实际热力学过程的不可逆性及其间联系的研究，导致热力学第二定律的建立。在卡诺定理基础上建立的与测温物质及测温属性无关的绝对热力学温标，使温度测量建立在客观的基础之上。此外，应用卡诺循环和卡诺定理，还可以研究表面张力、饱和蒸气压与温度的关系及可逆电池的电动势等。还应强调，卡诺这种撇开具体装置和具体工作物质的抽象而普遍的理论研究，已经贯穿在整个热力学的研究之中。

⑤ 热力学的可逆和不可逆过程

某一系统经过某一过程，由一种状态变成另一种状态之后，如果能使系统和环境都完全复原，即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对环境所产生的一切影响，则这样的过程就为可逆过程。

反之，如果用任何方法都不能使系统和环境完全复原，则为不可逆过程。例如，河水能从高处流向低处，这就是不可逆过程，因为水不可能自发地再从低处回到高处。

热力学第二定律证明，世界上没有绝对的可逆性过程。实际的热力学过程既不可能完全无耗散，又不可能是严格的准静态过程，所以可逆过程实际上不存在。但是在理想情况下，可逆过程是可以发生的，如忽略轴摩擦的真空中的单摆运动，它没有能量的损耗。

(5)逆压缩系统的热力学扩展阅读

可逆过程的特点

（1）可逆过程是以无限小的变化进行的，整个过程是由一连串非常接近于平衡态的状态所构成。

（2）在反向的过程中，用同样的手续，循着原来的过程的逆过程，可以使系统和环境完全恢复到原来的状态，而无任何耗散效应。

（3）在等温可逆膨胀过程中系统对环境做最大功，在等温可逆压缩过程中环境对系统做最小功。

不可逆过程的特点

（1）自然界中一切自发过程都是不可逆过程；

（2）不平衡和耗散等因素的存在，是导致过程不可逆的原因，只有当过程中的每一步，系统都无限接近平衡态，而且没有摩擦等耗散因素时，过程才是可逆的；

（3）不可逆过程并不是不能在反方向进行的过程，而是当逆过程完成后，对外界的影响不能消除。

⑥ 如何判断一个热力学过程是否可逆什么叫准静态过程为什么准静态无摩擦的膨胀,则为可逆过程

高中生这个问题是难以准确理解的，即便对本科生也有相当难度。

1是否可逆
a按定义判断。如果某一过程发生后，你可以找到一种方法使系统和外界同时恢复原状，那么就可逆。如果任何方法都不能让系统和外界同时复原，那原过程就是不可逆过程。
b用熵增加原理（熵判据）。计算过程中系统的熵变和外界的熵变（如果是孤立系统，或绝热系统外界熵变为零，只需计算系统熵变），如果总熵变为零，则可逆，大于零则不可逆，小于零则不可能发生（反向过程不可逆发生或称自发发生）。
c用其他判据，例如过程在等温等压下进行（例如相变），则可计算系统过程中吉布斯函数变delta G，如等于零，则可逆，小于零不可逆，大于零不可能。

2 什么叫准静态过程？
这有很多种不同的表述，有些表述严格，有些不严格（只能在特定的上下文中使用）。下面给出一种严格的定义：一个宏观过程的每一中间状态（或每一瞬间）系统都无限趋近于平衡态，这样的过程称为准静态过程。

举个例子，一个带有活塞的气缸充有一定量气体，与外部大气温度压强相同（活塞不计质量），显然气体目前处于平衡态（不施加外部影响，气体将永远保持这个状态），现在在活塞上方加上一粒沙子，气体受到的压强有极小的增加，气体体积当然会被略微压缩一点，很快气体就会达成新的平衡（温度仍和大气相同，内部压强=大气压+一粒沙子产生的额外压强），在被压缩的过程中当然不是严格的平衡态，但和平衡态相差无几（如果沙子的质量趋于零的话，过程中的每一瞬间系统都无限接近于平衡态）。达成平衡后，我们再依次增加沙子，每次增加一粒，平衡后再加下一粒，这样连续地增加下去，当沙子数量很多的时候，气体受到的压强就会有可观的增大，体积就会有可观的压缩（即气体发生了一个宏观的变化）。这样的过程就称为准静态过程（每一粒沙子的质量趋于零就是严格的准静态，每一粒沙子的质量很小但不趋近于零，那么过程就是近似的准静态）。实际过程只可能是近似的准静态过程，不可能是严格的准静态（但理论上我们着重讨论的是严格的准静态）。

3 为什么准静态无摩擦的膨胀,则为可逆过程？
仍然用上面的例子，用定义证明准静态无摩擦的膨胀是可逆过程。把上面的例子少许改一下，假定活塞无摩擦，并且活塞上原先有一堆沙子，现在将沙子一粒一粒取走（每粒沙子质量无限小），显然这个过程是上面过程的逆过程，也显然满足准静态过程的定义。过程中气体温度不变，内能不变（以理想气体为例），膨胀中气体对外做功，必然要从空气中吸取等量的热。容易计算功和热的量都=nRTlnV2/V1，其中n为气体物质的量，T为温度，V2膨胀后体积，V1原体积。

此过程中系统体积膨胀了，压强相应减小了。而外界发生了什么变化呢？外界消耗了nRTlnV2/V1的热量，得到了等量的功。现在我们尝试一下，将取下来的沙子再一粒一粒地放回到活塞上（仍然是一个无摩擦准静态过程），当全部放回后，很明显系统将复原（体积又变回V1，压强又恢复原状，温度也没有变化）。再来看看外界能否复原？同样容易算出该压缩过程外界对系统的做功量=系统放热量=nRTlnV2/V1，即外界消耗了nRTlnV2/V1的功，得到了等量的热量。原膨胀过程外界得到的功在压缩过程中又给了系统，而之前耗去的热量在压缩过程中又从系统中等量补回（总体看起来外界好像什么事情都没发生过一样）。这样，经过了一个逆向（压缩）过程就使得系统和外界都恢复如初，故原无摩擦准静态膨胀过程是可逆过程。

如有不明欢迎追问

⑦ 绝热不可逆压缩系统的热力学能变等于零吗

而焓变是能量变化过程中的，既然能量交换和物质交换不存在所谓热力学的孤立体系是指体系与环境既没有能量交换，能量是固定的，故能不等于零，也没有物质交换的体系，所以，因此焓变等于零

⑧ 热力学中不可以逆压缩机中

注意一下概念，先顶楼上。符号有问题，不过对于你提的问题倒没什么。

可逆过程：如果系统经历一个过程后，如令过程逆行，使系统和外界同时恢复到初始状态而“不留下任何痕迹”的过程。

对于系统而言，系统对外做功w，吸热q，称为过程1；“原路径”返回时，必然有放热q1=q，并且得到功w1=w（这里我都指绝对值），称为过程2。原路径返回必定会回到原状态。

而由于是不可逆过程，伴随着不可逆因素。举个例子吧，比如说机械摩擦产热，那么系统在过程1中对外做功w有一部分作为热量给了环境，所以相当于环境接受功少于w，给系统的热量少于q。而环境在过程2中对于系统做功必须大于w1（因为要克服摩擦），同时这部分热量被吸收，所以环境吸收的热量大于q1.

当然把系统和环境放在一起就是个孤立系统，由于能量守恒，系统恢复原状，环境所拥有的能量也和初始时相同。但是！重点来了，可逆过程要求“不留痕迹”。考虑一下刚才的过程，系统是原路返回，但是环境却不是。因为过程1加过程2等效于在环境中发生了功转化为热的过程，这就导致环境的做功能力下降了，产生了“痕迹”。所以环境并没有回到初态。

还有不清楚的地方的话可以继续问，这是我个人的理解