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10.6 准静态过程在线视频

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10.6 准静态过程课程教案、知识点、字幕

同学好

很高兴再次见面

后面的热力学这部分将由我来讲授

这节我们先讲准静态过程

假设系统变化过程中的每一个状态

它都是平衡态的话

我们就说这是准静态过程

那这里面这个过程它是指系统状态的变化

而这里面平衡态呢

前面我们学过

它是指不受影响的时候

系统的宏观性质不随时间改变

那一方面准静态过程是变化的

另一方面

它又是不随时间改变的平衡态

这听起来矛盾是吧

但其实不然

这里面我们说的每一个状态都是平衡态

这些个平衡态都不是相同的平衡态

在准静态过程当中

其实是接连不断的从一个平衡态

变化到另一个平衡态

那么从一个平衡态变化到另一个平衡态的过程

那显然是非平衡态啊

那作为一个理想模型

我们通常忽略它

我们假设这个准静态过程

是一个接一个的平衡态连接起来的

下面我们举例来说明这个准静态过程

第一个例子是气体压缩的这么一个过程

这是一个气缸里面装有气体

假如我无限缓慢的压缩这个活塞

或者是我让这里面的气体无限缓慢的膨胀

推这个活塞

那这个时候呢

这里面的气体在每一个状态都接近平衡态

所以这是一个准静态过程没有问题

但是实际过程总是在有限时间内完成的

不可能是无限缓慢

那什么时候我们可以用准静态过程

来近似这个实际过程呢

这是基于下面这么一个实验事实

假设有一个平衡态

它受到了扰动它当然变到了非平衡态

你撤去扰动呢过不了多久

这个非平衡态就恢复到这个平衡态

恢复的时间我们就叫做弛豫时间

举个例子说我在这个屋子里面

我扇动这个气体

那当然气体就会流动

我停下来等一会儿这个气体又恢复平静

又恢复到平衡态

那这个是要花一定时间的

这个时间就是弛豫时间

假如我们刚才对这个气体的压缩

或者刚才膨胀的这个时间t

远远大于气体恢复平衡态的弛豫时间的话

那么这个时候这里面的气体

它有足够的时间使得每一个状态都是平衡态

这时候当然可以把这个过程看做是准静态过程

再看下一个传热的例子

假设有个系统

它的温度是T1

现在我们想办法让这个系统吸热

或者放热都是一样的

在这里面我们以吸热为例

它吸热变成T2这个过程

什么时候它应该是准静态过程呢

先假设我们让这个系统

和温度T2的这个热库接触

什么叫热库呢

热库就是一个很大的系统

它的温度一直保持恒定

你比如说一个大的湖水温度是20多度

你往那里面扔几块冰块

等冰块融化以后

等一会这湖水的温度会改变吗

它不会的是吧

那这个湖就是一个大的热库

现在我们让这个系统T1

和这个热库温度T2 接触

那么它们之间就会有热交换

这个系统从这个热库吸热慢慢的温度提高

最后和热库这个温度平衡

它就变成温度T2了

但是这个升温的过程

它不是这个准静态过程

为什么呢

因为这个系统和这个热库接触的时候

接触点当然和这个热库的温度一样的T2

可是没有接触的那个地方呢

它的温度还是T1

所以在系统内部就会形成温度梯度

那当然它不会是平衡态对吧

所以你这样直接接触的方法

让这个系统温度升高它不是准静态过程

那什么样的情况它才是准静态过程呢

我们这样做

我们让这个系统

它的温度当然是T1了

先跟比它温度高一点高一个ΔT

这个ΔT是很小的一个量

高一点的一个热库接触

那么它从这个热库当然是吸热啊

可是这个温差是很小的

它很快就达到平衡

系统就变成了T1+ΔT

那么因为这个温差是非常小的

所以你可以近似的认为

这个系统在这个过程当中它处于平衡态

下一步我们再让这个系统和另一个热库接触

另一个热库的温度

又比刚才那个热库温度高一点高一个ΔT

那么现在这个系统的温度已经变成T1+ΔT了

所以它和这个热库之间的温差

还是一个小量ΔT

那么它从它这吸热的过程

你近似的可以认为这个系统是处于平衡态的

这样我们一个接一个的

和温度高一点的这个热库接触

直到最终和这个温度为T2的这个热库接触

那么这个系统最后就变成了

温度为T2的一个系统

这样的一个吸热过程

因为在每一个吸热的过程它都近似处于平衡态

所以它是一个准静态过程

由于在吸热过程当中

系统和热库之间的温差差一个很小的量

几乎是一样的

我们有时候把它叫做等温吸热过程

所以等温吸热过程是准静态过程

我们有时候把系统变化的过程画在P-V图上

这里面P 就表示系统的压强

V是系统的体积

对于气体来说

一般这个压强总是大于0的

体积当然也是大于0的

所以这个状态一般只出现在

这个P-V图的第一个象限上

如果你在这个第一象限上有一点

那它就是一个平衡态

就是那一点参量所对应的那个平衡态

如果这个系统不是平衡态是非平衡态的话

你在这个P-V图上没有位置

你不可能点上点

为什么呢

假如说一个系统是非平衡态

它的压强各处都是不均的

你用哪一点的压强来代表这个系统的压强呢

当然这时候你没有办法

所以非平衡态在这上面是没有位置的

那么在P-V图上我们还可以画一些曲线

由于曲线都是由点连接成的

而这上面的点又代表平衡态

所以这些曲线其实就代表准静态过程

最常见的

这里面比如说像这样的一条直线

因为压强是一样的

我们把它叫做等压准静态过程

对这个呢是等容准静态过程

假如说沿着这个曲线变化过程

系统的温度不变的话

我们就说这是等温准静态过程

像这样闭合曲线

我们把它叫做准静态循环过程

好这节内容就讲到这儿谢谢

大学物理1 (力学、热学)课程列表：

绪论

-绪论

力学-第一章质点动力学

-1.1 参考系、坐标系和质点

-1.2 位移和速度

-1.3 平面极坐标速度表示**

-1.5 匀加速运动

-1.6 抛体运动

-质点动力学(一)

-1.7 匀速圆周运动

-1.8 变速圆周运动加速度*

-1.9 相对运动速度和加速度

-质点动力学(二)

-本章作业

-第一章课件

第二章牛顿定律

-2.1 牛顿第一定律

-2.2 牛顿第二、三定律

-2.3 常见的几种力

-2.4 基本的自然力*

-牛顿三定律、常见力

-2.5 应用牛顿定律解题

-应用牛顿定律解题

-2.6 平动非惯性系

-2.7 转动非惯性系* ( 离心力和科氏力)

-2.8 傅科摆*

-2.9 引潮力与潮汐**

-2.10 引潮力现象**

-惯性力, 潮汐力

-本章作业

-第二章课件

第三章动量、角动量与守恒定律

-3.1 冲量与动量定理

-3.2 质点系动量定理

-3.3 动量守恒定律

-3.4 变质量问题*

-动量, 冲量, 动量守恒

-3.6 质心系*、力矩

-3.7 质心运动定理*

-质心与质心运动定理

-3.8 两体问题*

-两体问题

-3.9 质点角动量、角动量定理

-3.10 角动量守恒定律

-3.11 质点系角动量、角动量定理和角动量守恒定律*

-3.12 质心系角动量、角动量定理*

-质点和质点系角动量,角动量守恒

-本章作业

-第三章课件

第四章功、能和能量守恒

-4.1 功和动能定理

-4.2 一对力的功

-功和动能

-4.3 保守力和势能

-4.4 由势能求保守力、梯度*

-4.5 均匀球体的引力**

-引力,保守力和势能

-4.6 势能曲线

-4.7 功能原理和机械能守恒定律

-4.8 有心力场中质点运动简介1**

-4.9 有心力场中质点运动简介2**

-势能曲线、功能原理和有心力场

-4.10 克尼希定理

-4.11 质心系中的功能原理*

-克尼希定理、质心系中的功能原理

-4.12 流体的定常流动*

-4.13 伯努利方程*

-流体简介

-本章作业

-第四章课件

第五章刚体定轴转动

-5.1 刚体的运动

-5.2 刚体定轴转动（运动学）

-5.3 刚体的定轴转动定律

-5.4 转动惯量的计算

-5.5 刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律

-5.6 定轴转动的功能原理

-5.7 刚体的平面运动*

-5.9 刚体定轴转动小结

-刚体定轴转动（一）--作业

-刚体定轴转动（二）

-本章作业

-第五章课件

第六章振动

-6.1 简谐振动

-6.2 旋转矢量图和复数表示

-6.3 简谐振动能量的能量特征

-6.4 谐振分析**

-6.5 非线性振动简介**

-简谐振动, 频谱, 非线性振动简介

-6.6 同振动方向同频率简谐振动合成

-6.7 同振动方向不同频率简谐振动合成、拍和拍频

-同振动方向振动合成

-6.8 振动方向互相垂直的同频率简谐振动合成

-6.9 振动方向互相垂直的不同频率简谐振动合成

-不同振动方向振动合成

-6.10 阻尼振动＊

-6.11 受迫振动*

-6.13 品质因数*

-本章作业

-第六章课件

第七章波

-7.1 简谐波的产生

-7.2 简谐波的波函数(1)

-7.3 简谐波的波函数(2)

-7.4 简谐波的能量(1)

-7.5 简谐波的能量(2)

-简谐波

-7.7 惠更斯原理波的衍射、反射和折射

-7.8 机械波的半波损失

-惠更斯原理、机械波的半波损失

-7.9 波的叠加和干涉

-7.10 驻波（一）

-7.11 驻波（二）

-7.12 简正模式和简正频率

-波的叠加和干涉驻波

-7.13 机械波的多普勒效应（一）

-7.14 机械波的多普勒效应（二）

-7.15 电磁波（光）的多普勒效应

-7.16 冲击波

-多普勒效应

-7.17 波动方程的推导**

-7.18 波的吸收*

-7.19 色散、复波和群速度*

-本章作业

-第七章课件

第八章狭义相对论

-8.1 时空变换

-8.2 绝对时空观和伽利略变换

-8.3 狭义相对论的基本假设（一）

-8.4 狭义相对论的基本假设（二）

-8.5 洛伦兹变换（一）

-8.6 洛伦兹变换（二）

-8.7 同时性的相对性

-8.8 时间延缓

-8.9 长度收缩

-8.10 洛伦兹协变矢量和洛伦兹变换不变量**

-洛仑兹变换

-8.11 相对论速度合成（一）

-8.12 相对论速度合成（二）

-相对论速度合成

-8.13 动量和质量

-8.14 力和加速度的关系

-8.15 相对论动能质能关系

-8.16 能量和动量的关系*

-8.17 相对论变换*

-相对论动力学基础

-本章作业

-第八章课件

热学-第九章温度和气体动理论

-9.1 宏观和微观

-9.2 统计规律

-宏观和微观

-9.3 平衡态和准静态

-9.4 理想气体温标

-9.5 理想气体压强

-9.6 温度的统计意义（一）

-9.7 温度的统计意义（二）

-温度

-9.8 麦克斯韦速率分布律

-9.9 三种速率

-9.10 麦克斯韦速度分布律

-麦克斯韦速率分布律

-本章作业

-第九章课件

第十章热量和热力学第一定律

-10.1 玻耳兹曼分布律和平均自由程（一）

-10.2 玻耳兹曼分布律和平均自由程（二）

-玻耳兹曼分布律和平均自由程

-10.3 范氏气体

-实际气体

-10.5 输运过程

-10.6 准静态过程

-10.7 功、热、内能

-10.8 热力学第一定律

-10.9 热容量

-10.10 理想气体的绝热过程

-热力学第一定律

-本章作业

-第十章课件

第十一章热力学第二定律和熵

-11.1 循环过程

-11.2 卡诺循环

-11.3 汽油机

-11.4 致冷机

-循环过程

-11.5 自然过程的方向

-11.6 热力学第二定律

-热力学第二定律

-11.7 热力学第二定律的微观意义

-11.8 热力学几率

-11.9 玻耳兹曼熵公式和熵增加原理

-11.10 玻耳兹曼分布*

-11.11 混合熵**

-11.12 熵增加原理及熵补偿原理*

-玻耳兹曼熵

-11.13 可逆过程和卡诺定理*

-11.14 热力学温标*

-11.15 克劳修斯熵公式*

-11.16 克劳修斯不等式*

-11.17 温熵图*

-11.18 熵和能量退化**

-克劳修斯熵

-11.19 克拉伯龙方程**

-11.20 冰为什么是滑的**

-气-液-固相变

-本章作业

-第十一章课件

期末考试

-期末考试--期末考试Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

10.6 准静态过程笔记与讨论

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