[科普中国]-定容过程

热力学公式

由于在定容过程中系统的体积保持不变，系统对外界做的功A=pdV=0。由热力学第一定律可知：定容过程能量转换的关系，是系统吸收的热量全部转化为内能的增量

Qc=DvΔT=ΔU，

其中Dv是定容热容，ΔT是系统温度的变化,ΔU是系统内能的增量。此关系式是热化学中计算反应热的一个基本热力学公式。此外，汽油机中燃烧过程很快，在热工计算中将燃料燃烧释放能量的过程理想化为定容加热过程，也遵从上述公式。1

定容过程定义对定容过程的定义，存在着不同的说法。主要有：

说法1：系统体积V恒定不变，即：V=定值的过程为定容过程。

说法2：系统的始态与终态体积相等，即：V1=V2的过程为定容过程。

说法3：将说法1与说法2放在一起的说法，有的给出了定义式V=V1=V2=定值。

虽然对定义有不同的说法，但在应用中各种说法的作者都采用的是说法1，即定容过程就是系统的体积恒定不变的过程。定容过程一般是指在刚性密闭容器中或凝聚系统发生的过程。2

理想气体图线用Graphing Calculator 3D软件绘制了理想气体的状态图，以三维立体图示的方式系统地阐述了T、P、V、n四个物理量的关系及其在不同热力学过程中的变化规律，以便在热力学教学中给学生更为精确、严格、完整的热力学过程的概念图像。

理想气体状态图用定容面切割，可以得到定容线。图中的A—D和B—C的过程，表示理想气体经过一个定容过程。可用定容过程方程式V=nRT/p=常数表示其变化，常用于研究液体或溶液的蒸汽压随温度的变化。从图可以看出，相同的始终态温度和压力条件下，体积小的时候等容线的斜率比体积大时定容线的斜率大，说明气体的体积小的时候更容易受到温度和压力的影响。3

应用举例一项由陈恒良主持研发的二级整体式斯特林制冷机技术成果适用于军用红外探测，国外已装备于飞机、坦克和舰艇上，同时民用领域亦有广泛应用。该技术采用双级斯特林制冷循环原理，制冷循环包含两个定温过程和两个定容过程。该项成果在军用红外探测、高TC超导电性测试、低温物性测试等方面均可应用。随着红外探测及超导应用的推广，将有极高的经济效益。4