定容過程

定容過程又稱等容過程，是系統的體積始終保持不變的過程。定容過程的特點是體積V=恆量。

對理想氣體而言，定容過程的準靜態過程中壓強與溫度的關係，可由理想氣體狀態方程得出：p/T=恆量。

平衡態熱力學所研究的是處於平衡態的封閉系統及其由一個平衡態變為另一個平衡態的過程。平衡態熱力學中的常見過程指的是定溫過程、定壓過程和定容過程。

基本介紹

• 中文名：定容過程
• 外文名：Constant volume process
• 又稱：等容過程
• 釋義：系統的體積始終保持不變的過程
• 特點：體積V=恆量
• 學科：熱力學

熱力學公式

由於在定容過程中系統的體積保持不變，系統對外界做的功A=pdV=0。由熱力學第一定律可知：定容過程能量轉換的關係，是系統吸收的熱量全部轉化為內能的增量

Qc=DvΔT=ΔU，

其中Dv是定容熱容，ΔT是系統溫度的變化,ΔU是系統內能的增量。此關係式是熱化學中計算反應熱的一個基本熱力學公式。此外，汽油機中燃燒過程很快，在熱工計算中將燃料燃燒釋放能量的過程理想化為定容加熱過程，也遵從上述公式。

定容過程定義

對定容過程的定義，存在著不同的說法。主要有：

說法1：系統體積V恆定不變，即：V=定值的過程為定容過程。

說法2：系統的始態與終態體積相等，即：V1=V2的過程為定容過程。

說法3：將說法1與說法2放在一起的說法，有的給出了定義式V=V1=V2=定值。

雖然對定義有不同的說法，但在套用中各種說法的作者都採用的是說法1，即定容過程就是系統的體積恆定不變的過程。定容過程一般是指在剛性密閉容器中或凝聚系統發生的過程。

理想氣體圖線

用Graphing Calculator 3D軟體繪製了理想氣體的狀態圖，以三維立體圖示的方式系統地闡述了T、P、V、n四個物理量的關係及其在不同熱力學過程中的變化規律，以便在熱力學教學中給學生更為精確、嚴格、完整的熱力學過程的概念圖像。

理想氣體狀態圖用定容面切割，可以得到定容線。圖1、2中的A—D和B—C的過程，表示理想氣體經過一個定容過程。可用定容過程方程式V=nRT/p=常數表示其變化，常用於研究液體或溶液的蒸汽壓隨溫度的變化。從圖可以看出，相同的始終態溫度和壓力條件下，體積小的時候等容線的斜率比體積大時定容線的斜率大，說明氣體的體積小的時候更容易受到溫度和壓力的影響。

圖1

圖2

套用舉例

一項由陳恆良主持研發的二級整體式斯特林制冷機技術成果適用於軍用紅外探測，國外已裝備于飛機、坦克和艦艇上，同時民用領域亦有廣泛套用。該技術採用雙級斯特林製冷循環原理，製冷循環包含兩個定溫過程和兩個定容過程。該項成果在軍用紅外探測、高TC超導電性測試、低溫物性測試等方面均可套用。隨著紅外探測及超導套用的推廣，將有極高的經濟效益。