在定容过程中，对于理想气体的状态变化，下式成立。在实际发动机中，根据运转条件，抽取任意值测试取得多变指数，但在以上所述的各状态变化中，具有特定值。根据式（2.9），用下式表达多变过程中的理想气体的状态变化公式：pvn=常量Tvn-1=常量Tp（1-n）/n=常量式表示，在绝热过程中理想气体的状态变化公式中，用多变指数n置换质量热容比κ的形态。......
2023-06-28
热力学平衡与理想气体状态方程
【摘要】：它是以什么形式存在，则是热力学要回答的问题。热力学主要研究的是系统的平衡及气体体积变化的现象。热力学平衡态在热力学系统中，根据系统和外界的关系可以分为孤立、封闭、开放三类系统。满足上述三种平衡条件的系统，就称系统处于热力学平衡态，简称平衡态或平衡。非平衡态和状态参量在热力学中，系统处于两端有各自不同恒温的状态为非平衡态。有关理想气体状态方程的内容，已远离本书的宗旨，故这里不予多述。
在热力学中，人们研究的热力学系统是一个客观存在的实体。它是以什么形式存在，则是热力学要回答的问题。热力学主要研究的是系统的平衡及气体体积变化的现象。
1.热力学平衡
对热力学系统进行的实验表明，对于系统所必需的参量，不论是自发的还是由于外界的影响，只要发生变化，系统就会发生状态变化，或为平衡态，或为非平衡态。
（1）热力学平衡态
在热力学系统中，根据系统和外界的关系可以分为孤立、封闭、开放三类系统。不受外界任何影响的系统为孤立系统；受外界的某种影响，但与外界不会发生物质交换的系统，为封闭系统；允许物质穿过它的界面从而能够和外界物质进行交换的系统为开放系统。但在热力学系统中，若无特别说明，一般所说的系统都是指封闭系统。若系统内部无不平衡的力作用于某一部分，同时它和外界间也没有不平衡的力作用着，系统就处于力学平衡状态；若处于力学平衡的系统没有任何趋势自动发生内部结构的变化，系统就称为处于化学平衡状态；若达到力学平衡和化学平衡的系统，通过透热壁和外界无能量交换，则为热平衡。满足上述三种平衡条件的系统，就称系统处于热力学平衡态，简称平衡态或平衡。
（2）非平衡态和状态参量
在热力学中，系统处于两端有各自不同恒温的状态为非平衡态。其状态参量可由系统中多个小的局域平衡系统来表示。如在AB长的棒的两端，分别加入100℃和0℃的热源，棒中各点就会有不同的确定温度，即在棒中可以找到99.5℃、81℃、20℃等各点。为定义各点的温度，可引入局域平衡的概念。局域平衡系统可有确定的平均温度。如棒中81℃点的小平衡系统的平均温度为81℃。但随着时间变化各点的温度也在变化。
因此，在非平衡态系统中，状态参量不仅因位置不同而不同，且随时间变化，终究不能用一个确定的值表示出来，直到系统进入平衡状态。
在热力学系统的平衡态研究中，总是从研究气体入手，通过气体体积变化的现象，探寻气态物质的物理性质及状态参量之间的联系。能够把处于平衡态的理想气体的参量联系起来的方程就叫做理想气体状态方程。其数学表达式为
式中，T为理想气体温标；p为一定质量气体的压强；V为气体的体积。
有关理想气体状态方程的内容，已远离本书的宗旨，故这里不予多述。有关内容读者可查阅普通物理学的相关书籍。
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