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循环过程和孤立系统
20.8
一个不与外界交换热量且不对环境做功的系统称为孤立系统。这类系统的内能变化为零。
在非孤立系统中,只有当过程为循环过程时,内能才能保持恒定。
假设一个热力学系统(例如肺部内的空气)从初始的压强和体积状态膨胀至一个新的终态后,又通过一个热力学过程回到其初始状态,这样的过程称为循环过程。
在此过程中,气体的内能保持不变;因此,所做的功等于净热量传递。
在 pV 图中,这样的循环过程由一条闭合路径表示。假设沿第一条路径所做的功为 W1,沿第二条路径所做的功为 W2。循环过程中所做的净功由这两条闭合路径之间的面积表示。
如果该过程遵循顺时针循环,则为正值;如果遵循逆时针循环,则为负值。
零热交换和零功的热力学系统是一个孤立系统。 对于这些系统,内能保持恒定。
在非孤立系统的情况下,只有当过程是循环的时,内能的变化才为零。 如果系统经历一系列变化并返回到其初始状态,则热力学过程被认为是循环的。
例如一个返回其初始状态的循环过程,经历四步过程。 沿每条路径的传热分别为 40 J、±80…