准靜態過程

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准靜態過程是指系統從一個平衡狀態向另一個平衡狀態變化時經歷的全部狀態的總合。過程是系統平衡被破壞的結果。若系統從一個平衡狀態連續經過無數個中間的平衡狀態過渡到另一個平衡狀態，即過程中系統偏離平衡狀態無限小並且隨時恢復平衡狀態，過程均勻緩慢且無任何突變，這樣的過程稱為准平衡過程或准靜態過程。

中文名:准靜態過程

外文名:A quasi-static

性 質:科學

類 別:熱力學

目錄

概念由來

熱力學系統在外界影響下，從一個平衡態過渡到另一個平衡態的變化過程，稱為熱力學過程，簡稱過程。 在過程進行的任一時刻，系統的狀態當然不是平衡態。例如，推進活塞壓縮氣缸內的氣體時，氣體的體積、密度、溫度或壓強都將發生變化，在這一過程中任一時刻，氣體各部分的密度、壓強、溫度並不完全相同。靠近活塞表面的氣體密度要大些，壓強也要大些，溫度也高些。在熱力學中，為了能利用系統處於平衡時的性質來研究過程的規律，引入了准靜態過程的概念。

概念

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准靜態過程是這樣的過程，在過程中任意時刻，系統都無限地接近平衡態，因而任何時刻系統的狀態都可以當平衡態處理。也就是說，准靜態過程是由一系列依次接替的平衡態所組成的過程。

准靜態過程是一種理想過程。實際過程進行得越緩慢，經過一段確定時間系統狀態的變化就越小，各時刻系統的狀態就越接近平衡態。當實際過程進行得無限緩慢時，各時刻系統的狀態也就無限地接近平衡態，而過程也就成了准靜態過程。因此，准靜態過程就是實際過程無限緩慢進行時的極限情況。這裡「無限」一詞，應從相對意義上理解。一個系統如果最初處於非平衡態，經過一段時間過渡到一個平衡態，這一過渡時間叫弛豫時間。在一個實際過程中，如果系統的狀態發生一個可以被實驗查知的微小變化所需的時間比弛豫時間長得多，那麼在任何時刻進行觀察時，系統都有充分的時間達到平衡態。這樣的過程就可以當成准靜態過程處理。例如，原來氣缸內處於平衡態的氣體受到壓縮後再達到平衡態所需要的時間，即弛豫時間，大約是10^-3s或更小，如果在實驗中壓縮一次所用的時間是1s，這時間是上述弛豫時間的10^3倍，氣體這一壓縮過程就可以認為是准靜態過程。實際內燃機汽缸氣體經歷一次壓縮時間大約是10^-2 s，這個時間也已是上述弛豫時間的10倍以上。從理論上對這種壓縮過程作初步研究時，也把它當成准靜態過程處理。

表示方法

准靜態過程可以用系統的狀態圖，如p-V圖（或p-T圖、V-T圖）中的一條曲線表示。再狀態圖中，任何一點都表示系統的一個平衡態，所以一條曲線就表示由一系列平衡態組成的准靜態過程，這樣的曲線叫過程曲線。這條曲線的方程稱為過程方程，如圖1所示是常見的集中等值過程曲線。

對於准靜態過程，功的大小可以直接利用系統的狀態參量來計算。在系統保持靜止的情況下常討論的功是和系統體積變化相聯繫的機械功。