太阳集团娱乐网址准静 态过程的每—个中间状态都处于平衡态”

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文章关键词:太阳集团www.1385.com,准静态过程

  呻外表育研宄解析准静态过程和可逆过程 2009年12月NO.12 李晓明 宋福元哈尔滨工程大学动力与能源工程学院【摘妻】本文对经典热力学中两个重要概念——准静态过程和可逆过程进行了分析,剖析了堆静态过程和可逆过程之间的联系 和区别,有助于对两个概念的正确理解,运用这两个概念解决热力学的问题。 【关键词】准静态过程可逆过程 【中图分类号】0414.1 【文献标识码】A 【文章编号】1006—9682(2009)12—0069—02 准静态过程和可逆过程是热力学中的两个很重要的概念。目 前国内很多教材对这两个概念并不加以明显的区分,很多文献直 接冠以准静态过程的功、热量的说法。对这两个热力学过程,笔 者有一些自己的看法,在这里和同行们进行共同的探讨。 一、准静态过程的定义 就热力系本身而言,热力学仅对平衡状态进行描述,“平衡” 就意味着宏观是静止的;而要实现能量的转换。热力系又必须通 过状态的变化即过程来完成,“过程”就意味着变化,意味着平 衡被破坏。“平衡”和“过程”这两个矛盾的概念怎样统一起来 呢?这就需要引入准平衡过程。… <中国大百科全书》(物理卷)中这样定义准静态过程:【21 准静态过程是“热力学系统在变化时经历的一种理想过程,准静 态过程的每—个中间状态都处于平衡态”。或者可以更明确的定 义:热力学系统状态发生变化时,经历的每一中间状态都无穷接 近于平衡态的热力过程称为准静态过程。 尽管实际的热力过程都是在有限的温差和压差下进行的。太阳集团娱乐网址都 是不平衡过程。但如果和弛豫时间相比,热力过程进行的足够缓 慢的话,那么系统在实际过程中所经历的状态都十分接近于平衡 态,以至我们可用无穷多个势差为无穷小,前后相继的平衡态来 描述系统实际经过的热力过程。显然,这是一种理想化了的过程. 但是这种与实际偏离、被理想化了的方法。为经典热力学描述系 统经历的实际变化过程提供了可能,使得状态变化能够在热力性 质网上用热力过程曲线来描述。因此,准静态过程是经典热力中 一类极为重要的过程。”1 二、可逆过程的定义 可逆过程是热力学中从另一个角度定义的一类理想过程。 《中国大百科全书》(物理卷)对其这样定义:“一个系统由某个 状态出发经过某一过程达到另—状态,如果存在另一过程。能使 系统回到原来的状态,同时消除了原来的过程对外界所引起的一 切影响,则原来的过程就称为可逆过程”。 上述定义实际上包含了两方面的意义。因为定义中的初态和 终态是任意的,所以定义的第一个意义是系统经历一个可逆过程 后,可以严格地按照原来的途径返回到最初的状态,因此可逆过 程必然是准静态过程。该定义的另外一个意义是,可逆过程中不 存在任何的耗散损失,因此,在按其反过程返回初态后,没有给 外界留下任何的痕迹。 引入可逆过程这个概念后,系统与外界功量和热量的交换能 用系统的参数来计算.而无需考虑不知道情况的外界参数,从而 使问题简化,而只需要把注意力放在系统,即系统内工质的状态 及状态的变化描述上。这正是可逆过程的突出优点;可逆过程进 行的结果不会产生任何能量损失,因而可逆过程可以作为实际过 程中能量转换效果比较的标准和极限;实际过程或多或少地存在 着各种不可逆因素,所以实际过程都是不可逆的,为简便起见常 把实际过程当作可逆过程进行分析计算,然后再用一些经验系数 加以修正,这是可逆过程引入的实际意义所在。 三、准静态过程和可逆过程联系和区别 准静态过程和可逆过程既有区别又有联系,这要从两者的实 现条件谈起。我们说,准静态过程中,物系要随时具有力、热和 化学的平衡。即处于完全平衡中,这样才能保证准静态过程的实 现。而可逆过程的实现则要求过程没有任何不可逆损失。不可逆 损失可分为非平衡损失和耗散损失两大类.非平衡损失是由物系 的非平衡态所引起的.其中包括力、热的和化学的不平衡损失。j 从这里可以看出,准静态过程没有不平衡损失。而耗敬损失是因 为机械摩擦阻力、流体粘性阻力以及电阻、磁阻等的作用产生的 不可逆损失。对于不涉及电磁等其它现象的热功转换而言.最重 要的不可逆损失是物系做宏观运动时产生的粘性摩擦生热。就奔啭 力学而言,耗散损失是一种和物质性质有关的不可逆损失。有无 非平衡损失取决于系统的状态是否平衡,而有无耗散损失,损失 的大小则视物性而定。 综上所述。如既无非平衡损失又无耗散损失,过程就是可遗, 的。准静态过程没有非平衡损失,因此是实现可逆过程的前提条 件,但准静态过程并不一定就是可逆过程。比如化学纯气体在喷 管内做绝热稳定流动时,垂直于流动方向的各截面上气体的压力 和温度均匀一致,过程中气体状态随时处于平衡,此时流动是准 静态过程,不会有非平衡损失出现。但同一截面上气体的流速并 不相等,流柬中心的流速大于临近管壁处的流速.因而会有流体 的宏观相对运动。由于流体的粘性作用,将使气体的宏观动能一 部分转化为热能而产生粘性摩擦生热的损失。这时这个流动过程 是准静态过程,而不是可逆过程。反过来说,可逆过程则一定是 准静态过程。 准静态过程和可逆过程的区别还在于,准静态过程的引入只 是为了对系统的热力过程进行描述,并没有涉及到系统与外界功 量和热量的交换。也就是说,尽管所有准静态过程都可以在热力 图上表示出来,但准静态过程在P—v上过程曲线下的面积Jp由 并不代表功。把它称之为准静态过程的功是没有意义的。”J那么, 可以从理想气体的两种绝热膨胀过程进行分析。一是理想气体经 过绝热的准静态的膨胀,但存在耗散损失;另外一种是理想气体 经过绝热可逆膨胀。在这两个过程中.理想气体初态相同.在前 一个过程中因为存在耗散,因此将有部分的机械能转化为理想气 体的内能。因此其终态温度要高于第二种情况.表现在图上则如 图l所示。2’点的温度要高于2点的温度。如果准静态过程曲 线下面的面积代表功的话,在这样的情况下。准静态过程的功 Chinese ForeignEducational Research青年与社会I 2009.12下 一69— 万方数据 中外教育研纪要大于可逆过程的功(图I中12'3’'31的面积大于123'31的面 积),我们说,这是不符合热力学的规律的,因此,准静态过程 曲线下面的面积J.口咖并不恒代表功,只有可逆过程曲线下面的 面积协咖才代表功。这是因为准静态概念的提出侧重于描述过 程,并没有涉及功热转换,而可逆过程用于分析外部条件对能 量转换的影响。 (上接67页) 准静态过程和可逆过程绝热过程线理论思考和历史发展均深刻揭示:在当代中国,太阳集团娱乐网址只有中国特 色社会主义道路而没有别的道路,才能够解决中国的发展进步问 题。太阳集团娱乐网址生搬硬套任何一种他国发展模式,只会窒息中国社会发展的 旺盛活力,唯有坚定不移走中国特色社会主义道路,中国社会发 展才能获得永不枯竭的力量源泉。正如有识之士指出。从l 848 年《宣言》发表至1917年俄国十月革命,是国际共运“从 理论到实践”的第—个“七十年”;从十月革命至1987年是国际 共运“外延扩大”的第二个“七十年”;此后将是国际共运“内 涵深化”的第三个“七十年”,即社会主义要从量的增长(增加 更多社会主义国家)转向质的提升(提供社会主义成功的榜样)。 在新的历史时期,我们要继续高举中国特色社会主义的伟大旗 (上接68页) 五、树立学生本位思想.尊重学生的个性。 现代教育中我们要把学生看做活生生的人,他们年龄虽小但 同样具有主观能动性,尤其是80后、90后的学生,个性很强, 有自己的思想和观点。作为教师对学生的差异要包容和尊重,关 注他们的潜力和特质,教学和做思想观念工作要因材施教、因人 而异,对于敢于善于质疑的学生要给予更多的肯定。只有充分尊 重学生的个性,使学生在—个宽松愉悦的氛围中感受到被尊重, 才能真正激发学生的学习动机和求知欲。 六、要树立新的教材观。教材的编写要贴近学生.贴近行业 的发展。 高职院校培养的目标直接是面向生产建设一线的技术人才, 应用性很强。而且随着经济的迅猛发展。生产技术、生产工艺及 其标准都在不断变化。教材的编写首先要和学校人才培养目标相 一致,突出实用性,突出行业性。跟得上行业时代发展的要求, 2009年12月NO.12 四、结束语 准静态过程和可逆过程是经典热力中两个重要的概念,搞清 楚两者之间的真正关系,不仅有助于对热力中两个基本概念的准 确理解.澄清涉及这两个概念的一些不正确的习惯观点,而且能 明确揭示不平衡自发趋于平衡现象与熵增现象之间的必然联系, 对我们用热力学理论解决实际问题有很大的帮助。 参考文献 l苏长荪.高等工程热力学[M].高等教育出版社,1996:32 2杨本洛.经典热力学中若干基本概念的探讨【M].科学出版社, 1996:104~105 沙吾提.热力学准静态过程的教学研究[J].新疆师范大学学报(自然科学版)。2006(25)4:103~105 4刘玉萍.准静态过程的功初探[J].和田师范专科学校学报,2006 (27)4:204 帜,坚定不移地走中国特色社会主义道路,进一步壮大社会主义 的实力、改善社会主义的形象、增强社会主义的吸引力,努力使 中国特色社会主义道路越走越宽广。 《注释I 1北京市理论和“三个代表”重要思想研究中心.中国特色 社会主义道路的科学内涵.光明日报,2008.2.26 2列宁全集(第28卷).人民出版社,1990:163 3中国第十七次全国代表大会文件汇编.人民出版社. 2007:II 4肖枫著.社会主义:转折与创新.当代世界出版社,2003:106 同时教材内容上要贴近高职院校学生的实际,难易适中。只有编 写出适合高职院校的教材,才能形成自己独具特色的教学模式, 最大程度的激发学生的学习兴趣和热情进而配合老师积极参与 教学活动,从学习活动中获得愉悦体验,真正学到知识、学到方 法,提高合作探究能力、解决实际问题能力,树立终身学习意识, 获得可持续发展的动力。 培养学生的自主学习能力既是竞争激烈的学习型社会对教 育者提出的最基本要求。也是我们所倡导的素质教育最应该有的 题中之义,面对目前高职大学生普遍出现的自主学习能力差的现 状,作为高职一线的教育工作者应该转变观念,在教学实践中充 分尊重学生的主体性,引导学生的参与意识。只要我们始终把培 养学生的学习习惯和自主学习能力放在第一位,那么相信“教学 互动,教学互长”的良性互动就会出现,我们“教为了不教”的 教育目标也将很快实现。我们的学生也定会受益终生。 一70— 2009.12下I青年与牡会cl'I嗍and Foreign EduaalJonal Flesoan嘲 万方数据

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