高中物理 第五章 热力学定律 第1节 热力学第一定律 绝热过程素材 鲁科版选修3-3（通用）

高中物理 第五章 热力学定律 第1节 热力学第一定律 绝热过程素材 鲁科版选修3-3（通用）

绝热过程 ‎ 绝热过程（adiabatic process）是一个绝热体系的变化过程，即是指任一气体与外界无热量交换时的状态变化过程，是在和周围环境之间没有热量交换并且没有质量交换的情况下，一个系统的状态的变化。大气层中的许多重要现象都和绝热变化有关。‎ 大气中作垂直运动的气块的状态变化通常接近于绝热过程。气块上升，外界气压逐渐降低，气块体积膨胀作功消耗内能而降温，叫“绝热冷却”；气块下沉，外界气压逐渐加大，气块体积因外力作功被压缩，使其内能增加而升温，叫“绝热增温”。‎ 绝热过程是一个绝热体系的变化过程，绝热体系为和外界没有热量和粒子交换，但有其他形式的能量交换的体系，属于封闭体系的一种。绝热过程有绝热压缩和绝热膨胀两种。常见的一个绝热过程的例子是绝热火焰温度，该温度是指在假定火焰燃烧时没有传递热量给外界的情况下所可能达到的温度。现实中，不存在真正意义上符合定义的绝热过程，绝热过程只是一种近似，所以有时也称为绝热近似。‎ 绝热过程分为可逆过程（熵增为零）和不可逆过程（熵增不为零）两种。可逆的绝热过程是等熵过程。等熵过程的对立面是等温过程，在等温过程中，最大限度的热量被转移到了外界，使得系统温度恒定如常。由于在热力学中，温度与熵是一组共轭变量，等温过程和等熵过程也可以视为“共轭”的一对过程。‎ 如果一个热力学系统的变化快到足以忽略与外界的热交换的话，这一变化过程就可以视为绝热过程。准静态过程的熵增可以忽略，所以视作可逆过程，严格说来，在热力学中，准静态过程与可逆过程没有严格区分，在某些文献中被作为同义词使用。‎ 同样的，如果一个热力学系统的变化慢到足以靠与外界的热交换来保持恒温的话，该过程则可以视为等温过程。‎ 绝热压缩 绝热压缩通常由气体压强的变化引起。‎ 绝热压缩发生在气压上升时，这时气体温度也会上升。例如，给自行车打气时，可以感觉到气筒温度上升，这正是因为气体压强上升的足够快到可视为绝热过程的缘故，热量没有逃逸，因而温度上升。柴油机在压缩冲程时正是靠绝热压缩原理来给燃烧室内的混合气体点火的。‎ 绝热膨胀 绝热膨胀通常由气体压强的变化引起。‎ 绝热膨胀发生在气压下降时，这时气体温度也会下降。例如，给轮胎放气时，可以明显感觉到放出的气体比较凉，这正是因为气体压强下降的足够快到可视为绝热过程的缘故，气体内能转化为机械能，温度下降。‎ 这些温度的变化量可以用理想气体状态方程精确计算。‎