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体积功与平衡态热力学

       平衡态热力学研究范围仅限热力学平衡态及准静态过程,平衡为无时间性的静止,且准静态过程不区分空间延续性的均匀。

       体积功定义式为:δWT=─pe▪dV    (1)

       式(1)中pe代表外压(环境大气压强);dV是指系统体积的微小改变量。

      体积功可表述为系统反抗外压所做的功。

      pe与系统的准静态过程无关,pe是否改变或存在均不能改变平衡态热力学过程,即准静态过程的自然属性。

      通常情况下,体积功(─pe▪dV )仅是体势变(─p▪dV )能量重新分配的一种形式。

      系统体积膨胀时提供给环境的能量(─p▪dV ),一部分用于补偿体积功(─pe▪dV ),剩余能量[─(p-pe)▪dV ]将用于改变环境的熵变。

       体积功可由热化学实验准确测量。准静态过程能量,诸如热量(δQ=T▪dS)、体势变(δWV=─p▪dV )等均无法直接由热化学实验实测。

       结论:准静态过程,与外压(pe )无关。

       备注:准静态过程通常规定p≥pe。如果p<pe,此时系统将为环境提供有效功,超出了平衡态热力学研究范围。

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