体积 (热力学)

✍ dations ◷ 2025-05-07 22:34:52 #大气热力学,物理化学,气体,热力学,体积,态函数,基本物理概念,物理量

热力学系统的体积是在描述热力学状态时，重要的外延性质。比容是对应的内含性质，是单位质量的体积。体积为一状态函数，和其他热力学性质（如压力、温度）之间有相互关系。例如理想气体的体积就可以依理想气体定律，用压力及温度来表示。

一系统的体积可能与分析系统所用的控制体积重合，但也可能不重合。

热力学系统的体积一般是指工作流体的体积，例如活塞中的流体体积。体积的变化可能是外界对系统做功的结果，或是是系统用体积的变化来对外界做功。等容过程的体积不会变化，因此不会产生功，不过其他的热力学过程都会有体积的变化。例如多方过程会改变体积以使 $pV^{n}$ $pV^{n}$ 为常数（其中 $p {\displaystyle p}$ $p$ 为压力， $V {\displaystyle V}$ $V$ 为体积，而 $n {\displaystyle n}$ $n$ 为多方指数）。不过当 $n {\displaystyle n}$ $n$ 相当大时，上述的多方过程会近似于等容过程。

气体是可压缩的，因此在热力学过程中其体积（或比容）可能会随之变化。相较于气体，液体几乎是不可压缩的，其体积可以视为定值。一物体的压缩性是指一物体在受到压力后的相对体积变化。而热膨胀是指一物体在温度变化下相对体积变化的情形趋势。

热力学循环是由许多的热力学过程所组成，其中有些是等容过程，有些则不是。例如蒸气压缩制冷（英语：Vapor-compression refrigeration）循环中会让冷媒在液态及气体之间进行相变化。

常用的体积单位有 $m^{3}$ $m^{3}$ （立方米）、 $l {\displaystyle l}$ $l$ （升）及 ${ft}^{3}$ ${ft}^{3}$ (立方英尺）。

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