等焓过程
2025-06-03 16:15:234001
若用控制体积分析稳态、稳定流动的过程,会将控制体积以外的都视为环境[2]。
在此一过程中,若控制体积和环境没有热的流进流出、没有控制体积对环境的作功、没有环境对控制体积的作功、控制体积内流体的动能也没有变化,此过程即为等焓过程[3]。
上述是等焓过程的充份条件,但不是必要条件。等焓过程的必要条件是除了焓以外的所有能量总和(热、功、动能变化等)在过程前后没有变化,因此在过程前后的焓相等。对于一个电和磁的效应可以忽略的过程而言,相关的能量平衡可以表示如下:
d
K
+
d
u
=
Q
+
W
{\displaystyle dK+du=Q+W}
d
u
=
d
(
h
−
P
V
)
=
d
h
−
d
(
P
V
)
{\displaystyle du=d(h-PV)=dh-d(PV)}
d
K
+
d
h
−
d
(
P
V
)
=
Q
+
W
{\displaystyle dK+dh-d(PV)=Q+W}
若
d
h
=
0
{\displaystyle dh=0}
,可以得到下式
d
K
−
d
(
P
V
)
=
Q
+
W
{\displaystyle dK-d(PV)=Q+W}
焦耳-汤姆孙效应是等焓过程很好的例子,在过程中流体的温度和压力可能有大幅的变化,但能量总和平衡,因此是等焓过程。压力容器中安全阀的开启就是焦耳-汤姆孙效应的例子。压力容器内流体的比焓等于流出流体的比焓[3]。若知道流体的比焓以及压缩容器外的压力,可以知道离开压力容器流体的的温度和速度。
等焓过程中,过程前的焓等于过程后的焓,焓的变化量为0。
h
1
=
h
2
{\displaystyle h_{1}=h_{2}}
d
h
=
0
{\displaystyle dh=0}
针对理想气体,因为
d
h
=
0
=
n
c
p
d
T
{\displaystyle dh=0=nc_{p}\,dT}
,等焓过程会依等温过程进行。