絕熱壓縮

絕熱壓縮是與外界沒有熱量交換的壓縮過程。但外界對氣體做功，壓縮氣體，因此，並不同於孤立系統。根據能量守恆的原理，理想氣體在絕熱壓縮時溫度升高，在絕熱膨脹時溫度降低。

基本介紹

• 中文名：絕熱壓縮
• 外文名：adiabatic compression
• 本質：氣體和外界沒有熱交換
• 學科領域：熱力學
• 其它壓縮：等溫壓縮、多變壓縮
• 依據：熱力學第一、二定律

概述

氣體在和外界沒有熱交換的情況下進行的壓縮過程叫絕熱壓縮。在熱力學中，可逆絕熱壓縮是等熵過程。這時對體系進行壓縮所作的功等於體系內能的增加。

絕熱壓縮一般指流體在穩流狀態下，在其位能和動能可忽略的情況下，經歷絕熱節流，通過壓縮導致增大壓力，此壓縮為絕熱壓縮。根據熱力學第一定律，經常用於升高流體的溫度，起到加熱的效應。

絕熱壓縮

絕熱壓縮發生在氣壓上升時，這時氣體溫度也會上升。例如，給腳踏車打氣時，可以感覺到氣筒溫度上升，這正是因為氣體壓強上升的足夠快到可視為絕熱過程的緣故，熱量沒有逃逸，因而溫度上升。柴油機在壓縮衝程時正是靠絕熱壓縮原理來給燃燒室內的混合氣體點火的。

絕熱過程

絕熱壓縮屬於絕熱過程，絕熱過程熱力學系統始終不與外界交換熱量， 即dQ =0 的過程。根據熱力學第一定律，在絕熱過程中，系統對外所作的功等於內能的減少量。根據熱力學第二定律，在可逆的絕熱過程中，系統的熵不變。用良好絕熱材料隔絕的系統中進行的過程，或由於過程進行得太快，來不及與外界有顯著熱量交換的過程，都可近似地看作絕熱過程。例如內燃機、蒸汽機汽缸中工作物質的膨脹過程， 壓汽機汽缸中的壓縮過程，汽輪機噴管中的膨脹過程，以及氣象學中空氣團的升降過程，還有聲波在空氣中的傳播過程等，都可當作絕熱過程處理。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程，絕熱體系為和外界沒有熱量和粒子交換，但有其他形式的能量交換的體系，屬於封閉體系的一種。絕熱過程有絕熱壓縮和絕熱膨脹兩種。

絕熱過程分為可逆過程（熵增為零）和不可逆過程（熵增不為零）兩種。可逆的絕熱過程是等熵過程。等熵過程的對立面是等溫過程，在等溫過程中，最大限度的熱量被轉移到了外界，使得系統溫度恆定如常。由於在熱力學中，溫度與熵是一組共軛變數，等溫過程和等熵過程也可以視為“共軛”的一對過程。

理論解釋

根據熱力學第一定律，在絕熱壓縮過程中有W+Q=△U（內能增量）。由於是絕熱壓縮，有Q=0，W>0，△U>0，因此，在絕熱壓縮過程中，物質的內能增加，溫度升高。

絕熱壓縮

簡單地說，從能量角度考慮，絕熱容器與外界沒有熱傳遞，壓縮體積是對氣體做功，故氣體能量增加也就是內能增加，那么溫度必然升高。

其它壓縮過程

壓縮機、鼓風機等是化工生產中常用的壓氣機，它是藉助於機械能或電能，來實現氣體由低壓到高壓的狀態變化。各類壓氣機的結構和工作原理雖然不同，但從熱力學觀點來看，氣體狀態變化過程並沒有本質的不同，都是消耗外功，使氣體壓縮升壓的過程，在正常工況下都可以視為穩定流動過程。

氣體的壓縮，一般有等溫、絕熱、多變三種過程，又分單級和多級壓縮。對於穩定流動體系，壓縮過程的理論軸功可用穩定流動系統的熱力學第一定律來描述。

氣體壓縮以等溫壓縮最有利，因此，應設法使壓氣機內氣體壓縮過程的指數n減小。採用水套冷卻是改進壓縮過程的有效方法，但在轉速高，氣缸尺寸大的情況下，其作用也較小。同時，為避免單級壓縮因壓縮比太高而影響容積效率，常採用多級壓縮、級間冷卻的方法。分級壓縮，級間冷卻式壓氣機的基本原理是將氣體先壓縮到某一中間壓力，然後通過一個中間冷卻器，使其等壓冷卻至壓縮前的溫度，然後再進入下一級氣缸繼續被壓縮、冷卻，如此進行多次壓縮和冷卻，使氣體壓力逐漸增大，而溫度不至於升得過高。這樣，整個壓縮過程趨近於等溫壓縮過程。