等压过程特点及理论解释|大学物理

在等压过程中，气体的压强保持不变。等压过程的特征是dp=0。气体的任一准静态等压过程，在p—V图中可以表示为平行于V轴的一条线段，如图9—3所示。根据气体定压摩尔热容量的概念，不难把等压过程中系统的吸热表示出来。理想气体在等压过程中由温度T1变化到温度T2时吸收的热量可以表示为

图9—3　等压过程

内能是一个状态函数，对理想气体，它是温度的单值函数，与具体过程无关，因此，等压过程的热力学第一定律可以表示为

ΔT=T2—T1，ΔV=V2-V1。由于压强p是常量，根据理想气体的状态方程，有

上面两式联立，可得

这一关系式叫作迈耶公式。从此式可以看出，理想气体定压摩尔热容量等于定体摩尔热容量与普适气体常量R之和。从热力学第一定律的观点，这一结论是很容易理解的。理想气体的内能只与温度有关，只要温度的改变量相同，不论是什么过程，其内能的改变都是相同的。等压膨胀过程中，一方面温度升高，内能随之增加；另一方面体积膨胀而对外做功，根据热力学第一定律，气体吸收的热量必须等于两者之和。式（9—10）指出了1 mol理想气体温度升高1K时，比等体过程要多吸收8.31J的热量，用来对外界做功。

定压摩尔热容量与定体摩尔热容量的比值(www.xing528.com)

称为理想气体的绝热指数。常温下，理想气体的Cv、Cp和γ都是常数。理论上，单原子理想气体的；双原子分子理想气体的。

由式（9—7），将理想气体在等压过程中的吸热表示为

令

上式定义的H也是一个状态函数，叫作焓。利用式（9—13）将式（9—12）改写为

即在等压过程中，系统吸收的热量等于系统焓的增量，这是等压过程的一个特性。应当指出，焓的概念不仅适用于等压过程，对于任意的过程，都可以计算初、末两个状态间的焓差，即