可逆絕熱過程

可逆干絕熱過程

對于定質(zhì)量的氣塊，它的狀態(tài)是由氣壓（p）、溫度（T）、和任意一個濕度參數(shù)（如比濕q）共同決定，而氣塊在垂直升降運動過程中其狀態(tài)不斷發(fā)生變化，因此必須獲得氣塊狀態(tài)變量隨高度變化規(guī)律

在垂直升降運動過程中，氣塊中所含的水汽始終未達(dá)到飽和，沒有發(fā)生相變的絕熱過程，稱為干絕熱過程。這里的干表示未飽和氣塊在絕熱過程中沒有發(fā)生水相的變化，并非指不含有水汽。由于滿足垂直運動的三個基本假設(shè)，即絕熱條件、準(zhǔn)靜態(tài)條件、靜力平衡條件，因此他又是可逆過程，常稱為可逆干絕熱過程。

可逆濕絕熱過程

含義

氣塊上升時到等熵凝結(jié)高度以上，水汽開始凝結(jié)并釋放出潛熱，如果飽和氣塊繼續(xù)上升且凝結(jié)物全部保留在氣塊內(nèi)，并與外界無熱量交換；當(dāng)氣塊下沉增溫濕，這些凝結(jié)物又蒸發(fā)，使氣塊始終維持飽和狀態(tài)，所耗的潛熱與原來釋放的潛熱相等，沿逆過程后仍能回到原來的狀態(tài)，這樣的過程稱為可逆濕絕熱過程，又稱為濕絕熱過程，這里的“濕”表示在飽和的絕熱氣塊內(nèi)發(fā)生水相變化。

可逆濕絕熱過程是一個等熵過程，雖然在可逆式絕熱過程中發(fā)生了相變，但水汽和凝結(jié)出來的液態(tài)水總質(zhì)量（mv mt）不變，干空氣質(zhì)量md也不變。

可逆濕絕熱方程

可逆濕絕熱過程是一個等熵過程，因此可以利用熵函數(shù)來推導(dǎo)濕絕熱方程。由于可逆過程熵不變，即dS=0，即可得到可逆濕絕熱方程

可逆絕熱過程含義

可逆的絕熱過程是等熵過程。等熵過程的對立面是等溫過程，在等溫過程中，最大限度的熱量被轉(zhuǎn)移到了外界，使得系統(tǒng)溫度恒定如常。由于在熱力學(xué)中，溫度與熵是一組共軛變量，等溫過程和等熵過程也可以視為“共軛”的一對過程。

絕熱條件下，

可逆絕熱過程分類

可逆的絕熱過程分為可逆干絕熱過程和可逆濕絕熱過程

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和絕熱過程方程，聯(lián)立求解可得各狀態(tài)參數(shù)關(guān)系為：

由絕熱過程方程可知,絕熱過程在圖1 p-v圖中是一條高次雙曲線，而可逆絕熱過程為定熵過程，在圖1 T-s圖上為一條垂直線。如圖1所示，圖1中1-2為絕熱膨脹過程，1-2‘為絕熱壓縮過程。今后為區(qū)別可逆絕熱過程與不可逆絕熱過程（有熵增），而把可逆絕熱過程稱為定熵過程。

當(dāng)已知一個系統(tǒng)的狀態(tài)方程時就容易求出它的各種等值過程方程。但沒有哪個狀態(tài)參量在絕熱過程中保持不變，因此需要根據(jù)熱力學(xué)定律求出它所要遵守的微分方程，再進(jìn)行積分才能求出氣體的絕熱過程方程。下面我們將要求出經(jīng)典和量子理想氣體(包括光子氣體)的絕熱過程方程，并進(jìn)行一些必要的討論。

經(jīng)典理想氣體絕熱方程

理想氣體絕熱過程方程式可根據(jù)過程特點從能量方程導(dǎo)出

量子理想氣體絕熱方程

對于非相對論性的粒子，能量與動量的二次方成正比，

光子氣體絕熱方程

光子氣體是極端相對論性的理想量子玻色氣體，光子的靜止質(zhì)量等于零，它的能量與動量成正比，

經(jīng)典理想氣體絕熱方程使用注意事項

當(dāng)利用

絕熱壓縮屬于絕熱過程，絕熱過程熱力學(xué)系統(tǒng)始終不與外界交換熱量， 即dQ =0 的過程。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在絕熱過程中，系統(tǒng)對外所作的功等于內(nèi)能的減少量。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在可逆的絕熱過程中，系統(tǒng)的熵不變。用良好絕熱材料隔絕的系統(tǒng)中進(jìn)行的過程，或由于過程進(jìn)行得太快，來不及與外界有顯著熱量交換的過程，都可近似地看作絕熱過程。例如內(nèi)燃機、蒸汽機汽缸中工作物質(zhì)的膨脹過程， 壓汽機汽缸中的壓縮過程，汽輪機噴管中的膨脹過程，以及氣象學(xué)中空氣團的升降過程，還有聲波在空氣中的傳播過程等，都可當(dāng)作絕熱過程處理。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程，絕熱體系為和外界沒有熱量和粒子交換，但有其他形式的能量交換的體系，屬于封閉體系的一種。絕熱過程有絕熱壓縮和絕熱膨脹兩種。

絕熱過程分為可逆過程（熵增為零）和不可逆過程（熵增不為零）兩種。可逆的絕熱過程是等熵過程。等熵過程的對立面是等溫過程，在等溫過程中，最大限度的熱量被轉(zhuǎn)移到了外界，使得系統(tǒng)溫度恒定如常。由于在熱力學(xué)中，溫度與熵是一組共軛變量，等溫過程和等熵過程也可以視為“共軛”的一對過程。