2.2。GPT的保护
针对微小变化的一个封闭系统,热力学第一定律可以表达的
(1)
δ米米l:mi>
U米米l:mi>
=米米l:mo>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
+米米l:mo>
δ米米l:mi>
W米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
δ米米l:mi>
U米米l:mi>
是系统的热力学能的增量,<我nline-formula>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
热系统的收益在这个过程中,然后呢<我nline-formula>
δ米米l:mi>
W米米l:mi>
对系统做的功。应用状态方程(
1 )可以写成
(2)
δ米米l:mi>
U米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
δ米米l:mi>
年代米米l:mi>
−米米l:mo>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
V米米l:mi>
。米米l:mn>
在这里,<我nline-formula>
年代米米l:mi>
是熵。另一种形式的(
2 )是
(3)
δ米米l:mi>
H米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
δ米米l:mi>
年代米米l:mi>
+米米l:mo>
V米米l:mi>
δ米米l:mi>
p米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
H米米l:mi>
是系统的焓。由于(
2 )和(
3 )涉及状态方程,无论流程(不可逆或可逆的),(
1 )- (
3 )可以满足条件。考虑到可逆过程,下列方程是:
(4)
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
δ米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
δ米米l:mi>
W米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
V米米l:mi>
。米米l:mn>
单位质量的理想气体,其内能和焓可以表达的
(5)
U米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
v米米l:mi>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
(6)
H米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
v米米l:mi>
T米米l:mi>
+米米l:mo>
R米米l:mi>
T米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
T米米l:mi>
。米米l:mn>
在这里,<我nline-formula>
c米米l:mi>
v米米l:mi>
和<我nline-formula>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
v米米l:mi>
+米米l:mo>
R米米l:mi>
比热是每单位质量恒定体积和压力,分别。假设的变化<我nline-formula>
c米米l:mi>
v米米l:mi>
无关<我talic>
T我talic>。
方程(
6 ),<我nline-formula>
V米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
ρ米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
T米米l:mi>
/米米l:mo>
p米米l:mi>
替换成(
3 ),从而
(7)
T米米l:mi>
δ米米l:mi>
年代米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
R米米l:mi>
T米米l:mi>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
p米米l:mi>
。米米l:mn>
(双方的
7 )乘以<我nline-formula>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
T米米l:mi>
,我们得到
(8)
δ米米l:mi>
年代米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
T米米l:mi>
δ米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
R米米l:mi>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
ln米米l:mi>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
−米米l:mo>
R米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
ln米米l:mi>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mn>
当空气包裹变得饱和,特定的湿度<我nline-formula>
问米米l:mi>
等于<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
(米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
。假设一个蒸汽包裹的增量<我nline-formula>
δ米米l:mi>
z米米l:mi>
饱和含湿量的变化<我nline-formula>
|米米l:mo>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
|米米l:mo>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
。相关的潜热
(9)
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
l米米l:mi>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
。米米l:mn>
在这个过程中,液态水滴出空运,没有参与的过程中热量平衡。在这种假设下,它是一个非绝热的过程。比较的热量仍包裹,不过热火被液态水可以忽略。因此,过程可以被认为是假绝热(
25 ]。
基于非均匀饱和的财产,潜热释放可以表示为
(10)
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
l米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
y米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mn>
此外,采用适当形式的<我talic>
y我talic>,它的收益率
(11)
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
l米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
)米米l:mo>
。米米l:mn>
把(
4 )(
8 ),我们得到
(12)
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
ln米米l:mi>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
−米米l:mo>
R米米l:mi>
v米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
ln米米l:mi>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
δ米米l:mi>
问米米l:mi>
T米米l:mi>
=米米l:mo>
−米米l:mo>
l米米l:mi>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
)米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
是潮湿的空气在恒压比热和<我nline-formula>
R米米l:mi>
v米米l:mi>
是特定气体常数的蒸汽。
从曲线的变化<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
(米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
根据长期的观察(没有显示;看到赵和高
26 ),不平等<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
≪米米l:mo>
One hundred.米米l:mn>
g米米l:mtext>
·米米l:mo>
公斤米米l:mtext>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
大多数温度和压力条件下。因此不平等<我nline-formula>
l米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
/米米l:mo>
(米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
≪米米l:mo>
1米米l:mn>
总是持有。右边的(
12 )可以近似表示为<我nline-formula>
−米米l:mo>
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
l米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
)米米l:mo>
/米米l:mo>
T米米l:mi>
。近似推导的也可以验证GPT的保护。因此下面的不平等总是会在真正的气氛:
(13)
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
<米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
。米米l:mn>
所以假设引入EPT诱导GPT的充分条件。
此外,忽略了个人的改变<我nline-formula>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
,(
12 可以转换成)
(14)
δ米米l:mi>
(米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
ln米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
R米米l:mi>
v米米l:mi>
ln米米l:mi>
p米米l:mi>
+米米l:mo>
l米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
)米米l:mo>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
0。米米l:mn>
积分(
14 ),指数操作的帮助下<我nline-formula>
κ米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
v米米l:mi>
/米米l:mo>
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
得到以下方程:
(15)
θ米米l:mi>
*米米l:mo>
(米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
≡米米l:mo>
T米米l:mi>
(米米l:mo>
p米米l:mi>
0米米l:mn>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
κ米米l:mi>
经验值米米l:mi>
(米米l:mo>
l米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
常量米米l:mtext>
,米米l:mo>
这是保守的。方程(
15 )可以进一步被转换为
(16)
θ米米l:mi>
*米米l:mo>
(米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
θ米米l:mi>
(米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
p米米l:mi>
)米米l:mo>
经验值米米l:mi>
(米米l:mo>
l米米l:mi>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
/米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
)米米l:mo>
公斤ydF4y2Ba
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
T米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mn>
类似于PT方程的推导方法,很容易获得一个潮湿的气氛:
(17)
c米米l:mi>
p米米l:mi>
米米米l:mi>
T米米l:mi>
θ米米l:mi>
*米米l:mo>
d米米l:mi>
θ米米l:mi>
*米米l:mo>
d米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
。米米l:mn>
从(
17 ),可以得出一个结论,GPT湿绝热过程也是守恒的。应该指出,所有的假设推导GPT的保护EPT的保护是必要的条件。从这个角度来看,除了它的保护,GPT可以更准确地体现湿度的变化比EPT的潮湿的大气。