横轴V纵轴P

热力学四种状态变化:

  1. 等温变化(T 不变)Isothermal
  • 内能不变:ΔU = 0
  • 热量全用于做功:Q = –W
  • 图像为反比例曲线
  • 实现方法:缓慢进行,确保与恒温源热平衡
  1. 绝热变化(Q = 0)Adiabatic
  • 所有能量变化体现为内能变化
  • ΔU = W
  • 实现方法:快速变化,不给热量交换时间(如快速移动活塞)
  • 图像比等温更陡峭的反比例曲线
  1. 等压变化(P 不变)Isobaric
  • 图像为横线
  • 实现方法:活塞处于大气压下缓慢移动
  1. 等体积(体积不变,也称 Isochoric)Isovolumetric
  • W = 0(无体积变化,不做功)
  • 所有热量都改变内能:ΔU = Q
  • 图像为竖线
  • 实现方法:刚性容器内加热/冷却

比热容公式:
Q = c·m·ΔT
单位:J/(kg·K)

热传导定律: Fourier’s Law of Heat Conduction
Q/t = k·A·ΔT / L
影响传热效率的因素:

  • A 大:热量更易通过
  • ΔT 大:传热更快
  • L 小:更薄材料传热更快
  • k 大:材料导热性强(如金属)

Maxwell-Boltzmann 速度分布:

  • 温度升高,粒子平均动能上升
  • 分布曲线右移、拉宽:高速粒子数量增多
  • 高温 → 曲线更平坦更宽,低温 → 更尖锐