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2017-07-25T20:27:27+00:00
理想氣體絕熱可逆膨脹之熱力學公式,
推導過程如下。γ=Cp/Cv,
欲推導式子如下。詳細推導過程,
詳手寫稿,點我。
注意:手寫稿可逆反應含義未更新,
請參閱部落格
如圖片過小,請點圖片進入原圖。
1.=常數
2.=常數
3.=常數
1.根據熱力學第一定律,能量守恆
令ΔE=q+w,ΔE:能量;q=熱量,w=功
因1.絕熱,q=0。
2.可逆反應,在任何時間點
外力施加的壓力=氣體抗衡的壓力
(含義已更正)
故dE=dq+dw=0+dw=dw
步驟二、w=-pdV;理想氣體E=nCvΔT,此時
步驟三、兩邊的n消去,並將右方的(T)移項。
步驟四、雙邊作定積分,
左方區間T1至T2;右方區間V1至V2
步驟五、將值帶入,其中右式的負號,
變成(V1/V2)的負1次方,此時分母和分子顛倒,
也就是V2/V1
步驟六、對數特性,將兩邊的常數(Cv和R),
移至次方。
步驟七、兩式相等,代表ln裡面的值相等,如下。
其中Cp-Cv=R
步驟八、將兩邊開Cv根號,也就是次方處除以Cv,
並令γ=Cp/Cv
步驟九、根據理想氣體方程式:
PV=nRT→PV/T=常數
故T1/T2=(P1V1)/(P2V2),代入左式,(*)
步驟十、左式V1/V2移到右式,變成(V2/V1)。
此時(V2/V1)次方,從γ-1→(γ-1)+1=γ,如下。
左右式再次移項整理,整理成下式。
步驟十一、得到(式一)
=常數
//推導式二
1.在步驟九,提及下圖的上式。
將兩邊移項整理,便得下式。
2.從上述步驟,便得知式二結論:
=常數
//推導式三,從式二推導
1.=常數
根據理想氣體方程式
PV=nRT→V=nRT/P,代入式二
2.整理式子,由於RT是常數,兩邊除以RT,
結果都是常數。將T項和P項拆開,利於整理。
3.將兩式開γ,變成式三。
=常數
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R1 20200404
R2 20200405 更正可逆反應意涵
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