气体状态的变化
热力学是一个非常有趣的物理学分支学科,尤其有助于我们深入地了解空气压缩机。在本文中,我们将介绍气体状态的变化,之后还会简要地介绍热力学知识。
状态的五种不同变化
在 p/V 图中,我们看到的气体状态变化是沿着曲线从一个点变化到另一个点。在实际情况中,需要三个坐标轴来表示变量 p、V 和 T。当状态发生改变时,会在 p、V 和 T 空间中沿着一个表面上的三维曲线移动。为了简化表达,我们通常会考虑将曲线投影到三个平面中的一个平面上。这个平面通常为 p/V 平面。可以考虑五种不同的状态变化:
- 等容过程(容积不变)
- 等压过程(压力不变)
- 等温过程(温度不变)
- 等熵过程(不与周围环境进行热交换)
- 多变过程(与周围环境进行充分的热交换)
什么是等容过程?
对密闭容器中的气体进行加热就是容积不变的等容过程的一个例子。
什么是等压过程?
对气缸内的气体进行加热,并在活塞上施加恒定的力,就是压力不变的等压过程的一个例子。
什么是等温过程?
如果气缸中的气体在等温条件下被压缩,则必须逐渐移除与所施加的功相等数量的热量。这个过程发生的速度非常慢,不具实际可行性。
什么是等熵过程?
当气体在不与外界发生任何热交换的绝热气缸中被压缩,就会发生等熵过程。当流经喷嘴的气体快速膨胀,使得气体没有时间与外界发生热交换时,也会发生等熵过程。
什么是多变过程?
等温过程涉及与外界发生充分的热交换,而等熵过程则涉及与外界不发生任何热交换。在现实中,事实上所有的过程都介于这两种极端过程之间,也就是多变过程。此过程的关系式为: