絕熱過程adiabatic process：指系統與周遭沒有熱能交流的物理或化學改變過程。如果我們把氣體放在保溫隔熱的容器中擴張或壓縮，過程中周遭沒有熱能流入系統，系統也沒有熱能釋放到周遭；這樣的情形稱為絕熱過程。

化學原理啟迪262

絕熱過程 Adiabatic Processes 2-2

研究心得：

1.      絕熱過程adiabatic process：指系統與周遭沒有熱能交流的物理或化學改變過程。

2.      如果我們把氣體放在保溫隔熱的容器中擴張或壓縮，過程中周遭沒有熱能流入系統，系統也沒有熱能釋放到周遭；這樣的情形稱為絕熱過程。

3.      由於容器內的氣體系統與外界能量隔絕，因此當氣體擴張或壓縮做「功」時，做功的能量得完全來自於氣體本身。所以，如果氣體是對外擴張做正的「功」，氣體會流失能量（熱能q）、溫度下降；如果氣體是壓縮自己、做負的「功」，氣體會得到能量（熱能q）、溫度上升。

4.      熱容量C的定義：1莫耳氣體的改變1度絕對溫度（1K）所需的能量。

5.      由於氣體有(1)許多種類，再加上壓縮或擴張的改變過程(2)壓力和(3)體積各有不同程度的變化，因此自然狀態下1莫耳氣體提高或降低1度（1 K）所需的能量，隨情況而有各種不同的數值。

6.      要建立一套固定的能量標準「熱容量」，我們必須控制1莫耳氣體的(1)氣體種類；(2)氣體壓力；(3)氣體體積三項因素，才能比較清楚改變絕對溫度1度所需的能量。

7.      首先我們把氣體種類單純化，假設所使用的氣體是理想氣體，行為模式符合理想氣體定律PV＝nRT 壓力×體積＝莫耳數×氣體常數×溫度；然後分成二種情況測量氣體的熱容量：一、壓力P自由變化，體積V固定。二、壓力P固定，體積V自由變化。

8.      理想氣體的改變過程中如果處於體積固定、壓力改變的條件下，每1mole氣體提高1度所需的能量，稱為固定體積下的熱容量Cv；理想氣體改變過程中如果處於壓力固定、體積改變的條件下，每1mole氣體提高1度所需的能量，稱為固定壓力下的熱容量Cp。

9.      在教科書所設定的絕熱過程實驗中，氣體擴張或壓縮的主要原因是壓力變化，但是體積也有隨著活塞改變，為什麼我們應該使用「固定體積下的熱容量Cv」，而不是「固定壓力下的熱容量Cp」？

10. 絕熱過程氣體小幅度的「體積改變ΔV」被視為是一種能量「功」；因此這個絕熱過程氣體提升1度所需的能量標準，應該依據「固定體積下的熱容量Cv」。

11. 什麼是反「對數」？首先討論什麼是「對數」。對數log或ln是尋找某個數量單位「底數」，需要乘上自己幾次「指數」，才達到目標數值「對數」；反「對數」是用與「對數」同樣的「底數」，乘上「對數」找到的「指數」，計算最後的結果。

12. 舉例來說，10²＝100；底數是10，指數是2，對數是100。log(100)＝2對數100等於2；Antilog(2)＝10²＝100反對數2等於100。

13. 在10²＝100的關係中，2與100來存在一個「相對」關係，指數每增加一點，對數就增加10倍或幾10倍以上；指數每減少一點，對數就減少10分之1或幾10分之1，舉例如下：10³＝1000、10⁴＝10000、10⁵＝100000、10⁶＝1000000……。

14. 另一個例子是對數的前頭有係數，例如3 log(100)＝2×3，對數100的係數3，地位等同於「指數」：10^2×3＝100³；所以3 log(100)的反對數Antilog(2×3)＝100³；同樣的道理Cvln(T1/T2)的反對數Antilog是T1/T2^Cv；Rln(V1/V2)的反對數Antilog是V1/V2^R。

15. 我們知道絕熱過程的氣體存在一個公式P1V1^r＝P2V2^r。為什麼理想氣體擴張或壓縮過程是絕熱過程時，它的體積v必須乘上指數r，才能反映氣體系統的能量？

16. 因為絕熱過程的理想氣體放在保溫隔熱的容器中，氣體擴張或壓縮所做的功，沒有辦法透過熱能從周遭流入系統或從系統流出周遭來彌補，只能直接反應在氣體的溫度上，也就是擴張或壓縮後氣體溫度會變低或變高，這也代表氣體獲得或流失了熱能。

17. 所以我們必須把氣體獲得或失去的熱能，換算成氣體的「體積」或「壓力」，才能正確地反映真實狀態。在這裡熱力學家選擇把熱能比值r換算成體積V^r；r是氣體固定壓力下的熱容量Cp÷固定體積下的熱容量Cv的比值：r＝Cp/Cv。