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熱力學圖

鎖定
熱力學圖(Thermodynamics figure)是科學家及工程師用來表示一物體(多半是流體熱力學狀態及其變化的圖。例如T-s圖(温度熵圖)就可以説明流體在壓縮機中的温度及熵的變化。
中文名
熱力學圖
外文名
Thermodynamics figure
學    科
熱力學
用    途
説明流體在壓縮機中的温度的變化

熱力學圖常見的熱力學圖

熱力學圖壓力温度圖

壓力温度圖 壓力温度圖
即從某一壓力下的沸點值可以近似地推算出另一壓力下的沸點。可在B線上找到常壓下的沸點,再在C線上找到減壓後體系的壓力點,然後通過兩點連直線,該直線與A的交點為減壓後的沸點。

熱力學圖温度熵圖

以T(氣温)為縱座標, lnθ(位温對數)或S(熵)為橫座標的熱力圖。在圖1中可以看出工質在循環過程中放熱或者吸熱的情況。
圖1 温度熵圖 圖1 温度熵圖
在飽和區,等壓線是水平的,因為T和P同時都是不變的;在氣體區與液體區等壓線是稍微彎曲的上升曲線,而且由於液體的可壓縮性小,故液相區的等壓線與飽和液相線十分接近。因此,在液體等熵壓縮時,其温度僅稍稍升高。另外,由液體區的等壓線還可看出,隨T增大,熵S變化並不大。(即S增加並不大)。

熱力學圖焓熵圖

在解決熱機、壓縮機、冷凍機與工質的狀態變化時也常被使用。
圖2 焓熵圖 圖2 焓熵圖
圖上常畫出等壓線,等温線,等幹線和等內能線,若知物質任二個參變量,可很快讀出其它各參變量,如:已知某蒸氣的壓力和幹度,即可在H-S圖上求出H、u、S等。圖2中的臨界點位於飽和區邊界曲線的左支上,而且在其最陡的部分。均勻狀態區中的等壓線是稍微彎曲的曲線,其斜率由條件
確定,所以T越高,則等壓線越陡。

熱力學圖冷卻曲線

冷卻曲線又叫步冷曲線,是熱分析法繪製凝聚體系相圖的重要依據。步冷曲線上的平台和轉折點表徵某一温度下發生相變的信息,二元凝聚體系相圖可根據步冷曲線來繪製。常規的手工繪圖方法不僅繁瑣而且不可避免地會引入人為誤差,隨着計算機技術在數據處理方面的應用,可利用計算機編輯。
冷卻曲線(dynami continuouseoolingtransformationeurve)將不同變形條件下的金屬材料以不同的冷卻速度冷卻時相變開始和完成的時間和温度關係記錄下來的温度一時間曲線。顯示了材料無變形時的相變點與存在變形時的相變點。動態相變點可以在熱模擬機上利用相變時體積有變化的原理測出曲線無應變在材料熱加工時伴隨有温度的變化,而變形對相變的產生是有影響的,因此,在這種動態過程中所記錄下的温度一時間的關係曲線,隨變形過程的連續進行而有所變化,故稱為冷卻曲線。
冷卻曲線 冷卻曲線
在這類曲線上,一般標明相變發生的條件與材料的名稱;利用這類曲線,可通過控制變形量、温度及冷卻速度來獲取所需材料的組織與性能。在極端的加熱與冷卻速度下,或者在有變形同時存在的條件下,材料發生相變時的温度和時間,稱為動態相變點。藉助專門設備,可獲得一般情況下用常規方法難以測得的極端條件下的相變。

熱力學圖飽和蒸氣壓曲線

飽和蒸氣壓曲線 飽和蒸氣壓曲線
飽和蒸氣壓(saturated vapor pressure):在一定温度下,與液體或固體處於相平衡的蒸氣所具有的壓力稱為飽和蒸氣壓。同一物質在不同温度下有不同的蒸氣壓,並隨着温度的升高而增大。例如,在30℃時,水的飽和蒸氣壓為4132.982Pa,乙醇為10532.438Pa。而在100℃時,水的飽和蒸氣壓增大到101324.72Pa,乙醇為222647.74Pa。飽和蒸氣壓是液體的一項重要物理性質,如液體的沸點、液體混合物的相對揮發度等都與之有關。
飽和蒸氣壓曲線:液體在不同温度下的飽和蒸氣壓。 [1] 

熱力學圖氣象學常用的熱力學圖

熱力學圖斜温圖

圖3 斜温圖 圖3 斜温圖
用於滑翔天氣分析和天氣預報。各地氣象站通過釋放氣象氣球獲取大氣的垂直信息,包括不同高度的温度,露點,風向和風力。然後將這些信息輸入到計算機進行分析,對未來天氣進行預報。預報結果用斜温圖表示。如圖3:
圖3中有2條曲線:紅線(右邊)是温度線,藍線(左邊)是露點線。
通過背景的輔助線可以讀出飛行場地的雲底高度,熱氣流的強度分佈,可以直接判斷滑翔傘或三角翼的盤升高度。
右邊有一列風矢,表示風的垂直分佈,可以直接觀察不同高度的風況。
右上角有若干行參數,表示天氣狀況,包括惡劣天氣的可能性以及惡劣天氣的惡劣程度,可以幫助我們判斷飛行的風險程度。
左上角的同心圓表示風切變的垂直分佈。
該圖發明於1947年,隨即被美國空軍採納。已經廣泛應用航空天氣分析。
例如圖3紅線與藍線相碰的地方是雲層的位置,高度在650百帕。紅線與藍線相距越遠,表示空氣越乾燥。
紅線的傾斜程度表示熱氣流上升趨勢的強弱。當紅線與背景的藍線相平行的時候,熱氣流的上升趨勢最強。
藍線的傾斜程度表示對流層的混合程度。藍線與背景的紅線相平行的時候,表示大氣上下層混和一致,間接表示熱氣流會很好。
當圖形底部藍線與紅線呈八字形的時候是熱氣流飛行的最好天氣。這個圖是雲南景谷的天氣預報,日期和地理座標在圖上標註。斜温圖還傳遞各種天氣的信息,包括是降雨還是降雪,降水量有多少等等信息。它是滑翔天氣分析的有力工具。它反映出全世界任何一個地方的天氣概況。由全球天氣預報系統GFS提供所有的數據。數據每3小時一次,不斷更新。可以預測未來一週的天氣情況。

熱力學圖埃瑪圖

埃瑪圖 埃瑪圖
埃瑪圖(emagram)又稱温度-對數壓力圖。一種由温度和對數氣壓組成的具有正交或外交座標的熱力學圖解。我國普遍採用正變座標系,橫座標為温度,縱座標為對數氣壓。圖的面積表示能量,1平方釐米的面積表4.5J/kg的能量,因而它也是一種能量圖解。用它可以進行大氣狀態的温濕特徵量、氣層厚度、不穩定能量及特徵高度的計算,是合站常用的一種輔助圖表。 [2] 
參考資料
  • 1.    C-H-O三元熱力學圖在甲烷重整積炭研究中的研究進展 陳亞男; 胡科峯; 潘牧 化工進展 2015-09-15
  • 2.    淺談熱力學圖象及其應用 王軍泉 數理化學習(高中版) 2005-11-15