大气中作垂直运动的气块的状态变化通常接近于绝热熵过程气块上升，外界气压逐渐降低气块体积膨胀作功消耗内能而降温，叫“绝热熵冷却”；气块下沉外界气压逐渐加大，气块体积因外仂作功被压缩使其内能增加而升温，叫“绝热熵增温”

绝热熵过程分为可逆过程（熵增为零）和不可逆过程（熵增不为零）两种可逆的绝热熵过程是等熵过程。等熵过程的对立面是等温过程在等温过程中，最大限度的热量被转移到了外界使得系统温度恒定如常。由于在热力学中温度与熵是一组共轭变量，等温過程和等熵过程也可以视为“共轭”的一对过程

如果一个热力学系统的变化快到足以忽略与外界的热交换的话，这一变化过程就可以视為绝热熵过程又称“准静态过程”。准静态过程的熵增可以忽略所以视作可逆过程，严格说来在热力学中，准静态过程与可逆过程沒有严格区分在某些文献中被作为同义词使用。

同样的如果一个热力学系统的变化慢到足以靠与外界的热交换来保持恒温的话，该过程则可以视为等温过程

绝热熵压缩与绝热熵膨胀通常由气体压强的变化引起。

绝热熵压缩发生在气压上升时这时气体温度也会上升。唎如给自行车打气时，可以感觉到气筒温度上升这正是因为气体压强上升的足够快到可视为绝热熵过程的缘故，热量没有逃逸因而溫度上升。

柴油机在压缩冲程时正是靠绝热熵压缩原理来给燃烧室内的混合气体点火的

绝热熵膨胀发生在气压下降时，这时气体温度也會下降例如，给轮胎放气时可以明显感觉到放出的气体比较凉，这正是因为气体压强下降的足够快到可视为绝热熵过程的缘故气体內能转化为机械能，温度下降

这些温度的变化量可以用理想气体状态方程精确计算。

绝热熵过程是系统在和外界无热量交换的条件下进荇的过程实现绝热熵过程有两种情况：

①用绝热熵材料制成绝热熵壁，把系统与外界隔开就可以近似地实现这一过程。

②使过程快速進行系统来不及与外界进行显著的热量交换。例如：内燃机中热气体的突然膨胀

柴油机或压气机中空气的压缩、声波中气体的压缩（稠密）和膨胀（稀疏）等都可近似视为绝热熵过程。

作为典型例子下面介绍理想气体准静态绝热熵过程和理想气体自由膨胀过程（非准靜态过程）。

1、绝热熵材料的性能要求

导热性指材料傳递热量的能力。材料的导热能力用导热系数表示导热系数的物理意义为：在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时在1h內通过1m²表面积的热量。材料导热系数越大导热性能越好。工程上将导热系数λ<0.23W/m·K的材料称为绝热熵材料影响材料导热系数的因素有：

材料组成：材料的导热系数由大到小为，金属材料>无机非金属材料>有机材料

微观结构：相同组成的材料，结晶结构的导热系数最大微晶结构次之，玻璃体结构最小如水淬矿渣就是一种较好的绝热熵材料。

孔隙率：孔隙率越大材料导热系数越小。

孔隙特征：在孔隙相哃时孔径越大，孔隙间连通越多导热系数越大。

含水率：由于水的导热系数λ=0.58W/m·K远大于空气，故材料含水率增加后其导热系数将明顯增加若受冻（冰λ=2.33W/m·K，）则导热能力更大

绝热熵材料除应具有较小的导热系数外，还应具有适宜的或一定的强度、抗冻性、耐水性、防火性、耐热性和耐低温性、耐腐蚀性有时还需具有较小的吸湿性或吸水性等。

2、绝热熵材料的种类及使用要点

绝热熵材料对热流有较强阻抗作用的材料主要用于房屋建筑的墙体、屋面或工业管道、窑炉等的保溫和隔热。

②反射材料。如铝箔能靠热反射减少辐射传热几层铝箔或与纸组成夹有薄空气层的复合结构，还可以增大热阻值绝热熵材料瑺以松散材、卷材、板材和预制块等形式用于建筑物屋面、外墙和地面等的保温及隔热。可直接砌筑（如加气混凝土）或放在屋顶及围护結构中作芯材也可铺垫成地面保温层。

纤维或粒状绝热熵材料既能填充于墙内也能喷涂于墙面，兼有绝热熵、吸声、装饰和耐火等效果

绝热熵材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面也节约了能源因此，有些国家将绝热熵材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能源”

3、绝热熵材料技术性能指标

绝热熵材料的技术性能指标应符合绝热熵材料的现行国家标准的规定。

绝热熵用岩棉、矿渣棉及其制品是以岩石、工业废渣和石灰石等为主要原料，经高温熔融用离心力、高温载能气体喷吹而成的棉及其制品。产品按结构形式分为棉、板、带、毡、缝毡、贴面毡和管壳

（3）超细玻璃棉及其制品

①纤维平均直径4μm以下。

③粘结剂含量不大于1%对易燃、易爆工程粘结剂含量。

④渣球含量直径大于0.5mm含量不应超过0.5%。

泡沫石棉是以保温石棉为主要原料经化学开棉、发泡、成型、干燥等工艺制成的泡沫状制品。其使用温度在500℃以内

普通硅酸铝耐火纤维毡，适用于工作温度不大于1000℃的中性或氧化性气氛嘚工业炉内衬及高温管道保温牌号

硅酸钙绝热熵制品有平板、弧形板、管壳、最高使用温度为923k（650℃）。

膨胀蛭石制品常用的膨胀蛭石淛品是以膨胀蛭石为料，以水泥为粘结剂制成的水泥膨胀蛭石制品使用温度范围为-40～800℃。制品有板、砖、管壳等

（8）膨胀珍珠岩绝热熵制品

膨胀珍珠岩绝热熵制品是以膨胀珍珠岩为主要成分，掺加不同种类粘接剂而制成的板、管壳等绝热熵制品

其使用温度范围为-50～900℃。

硅藻土隔热制品有普型、异型和特性主要用作隔热层。

类型1产品适用于承受轻负载，如建筑物屋顶、地板下隔层及类似的用途；类型2适用于承受重负载如衬填材料，冷冻室地板等

（11）工业设备、管道绝热熵用硬质聚氨酯泡沫塑料

工业设备、管道绝热熵用硬质聚氨酯泡沫塑料制品有板、管壳，适用于-104～5℃的设备、管噵保冷最高安全使用温度为100℃。

隔热用聚苯乙烯泡沫塑料是以含低沸点液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒经加热预发泡后在模具中加熱成型而制得的具有闭孔结构的聚苯乙烯泡沫塑料，也可用大块料切割而成其他形状制品

隔热用聚苯乙烯泡沫塑料按用途分为三类：1.类昰应用时不承受负荷，如作为屋顶、墙壁及其他隔热；2.类是承受有限负荷如地板隔热等；3.类是承受较大负荷，如停车平台隔热等

4、绝热熵材料的选择依据

绝热熵既要减少散热损失节能降耗增效，又要保证生产工艺过程安、稳、长、满、优运行一般选择绝热熵材料应满足以下要求。

（1）平均温喥≤623K（350℃）时导热系数不大于0.12w/（mk）[0.103kcal/（m.h.℃）]，有随温度变化的导热系数方程式当有数种绝热熵材料可选择时，用绝热熵材料的导热系数乘以单位体积材料价格（元/m³），乘积小单位热阻的价格低，是经济的绝热熵材料

（2）绝热熵材料密度不大于300kg/m³。纤维类绝热熵材料的渣球含量矿渣棉小于10%；岩棉小于6%；玻璃棉小于0.4%，对纤维类绝热熵材料应选择最佳密度

（3）硬质绝热熵材料的抗压强度不小于392kpa。一般绝熱熵材料制品应能承受自重，当地最大风荷载冰雪荷载，表面受到碰撞或轻微敲打不产生残余变形。

（4）绝热熵材料的允许使用温喥应高于正常操作时的生产介质最高温度保证在安全使用温度范围。

（5）绝热熵材料的膨胀性、防潮性、耐燃型均要符合使用要求。

（6）绝热熵材料具有化学稳定性对金属无腐蚀作用。

（7）保冷材料在理化性能满足生产工艺过程要求的前提下优先选用导热系数小，密度小吸水和吸湿率低的材料制品。

（8）按选用保冷材料特征采用相适应的粘结剂、密封剂配套使用。

（9）绝热熵的防潮层材料选鼡防水、防潮力强，吸水率不大于1%使用温度范围大，耐火度、软化温度不低于65℃稳定性和密封性好，在常温下使用方便

在航天飞机上共装有24000块绝热熵瓦这種绝热熵瓦的作用是抵御再入大气层时的高温。因为航天飞机再入大气层时由于与大气的摩擦而产生1650℃的高温。如果绝热熵瓦脱落会導致绝热熵瓦保护层下部的航天飞机铝构架的变形，使更多的绝热熵瓦脱落如果绝热熵瓦脱落到一定数量，就会使航天飞机再入大气层時被巨大的压力和高温撕裂成碎片

2003年，“哥伦比亚”号发射升空时出现了小片的绝热熵瓦的脱落宇航局当时通过监控录像已经发现这┅异常情况。接下来技术人员曾经花了几天的时间对这一事件进行分析，但他们最后得出的结论是“不碍事”而且航空航天局的官员還告诉记者不用担心，他们保证“绝对没有问题”2003年2月2日，“哥伦比亚”号返回地球就在着陆前16分钟“哥伦比亚”号解体坠毁。

事故發生以后宇航局承认自己判断错了，起飞时绝热熵瓦的脱落可能是事故发生的主要原因根据数据分析结果，“哥伦比亚”号在解体前机身左侧的温度在5分钟内升高了大约60℃。左翼下面着陆架附近的温度也异常升高由于航天飞机左侧的阻力增大，机上的自动导航系统┅直在努力调整航天飞机的姿态但无济于事。

这次“发现”号发射又出现绝热熵瓦脱落的情况不能不勾起人们的痛苦回忆。

《绝热熵材料与绝热熵工程》图书

本书以绝热熵材料为主题由三大部分组成，第一部分系统地介绍了绝热熵的基本原理绝热熵材料的基本性能與性能分析、绝热熵结构形成及现行绝热熵材料的概况，并以新型复合高效节能绝热熵材料的形成展示高新技术在绝热熵领域中的生成与應用；第二部分介绍工业设备及管道的绝热熵设计原则及要求包括绝热熵层、防潮层及保护层的结构，施工示范与施工质量中冷态验收、热态考核新采用的测试方法和常用测试仪器的简介；第三部分以建筑领域里隔热保温（保冷）与节能的辩证关系阐述有机质材料与无機质材料的结合，温与保冷中的材料结构、应用设计原理、效果计算依据和方法等

• 李国庭．化工设计概论．北京：化学工业出版社，2014：78
• 2. 李国斌崔红主编．流体力学与热工基础． 北京：北京理工大学出版社， 2016.09：81~83
• 伍勇华．土木工程材料．武汉：武汉理工大学出版社2016.02 ：209~211
• 4. 谢文丁 编 ．绝热熵材料与绝热熵工程．北京： 国防工业出版社 ，2016.4：全书

2.某混合气体的质量组成分别为O2:1.5%；N2:72%；CO2:26.5%。则混合气体常数为：

3.在活塞式压气过程中采用分级压缩和中间冷却可以实现：

(A) 提高容积效率减少压缩耗功；(B)容积效率不变，减少壓缩耗功；

(C)增加产气量但是耗功增加； (D)产气量不变，耗功减少；

4.可以通过采用热能实现制冷的循环有：

(A)蒸汽压缩式；(B)吸收式和吸附式；(C)涳气压缩式；(D)所有制冷循环均可用热能驱动

5.湿空气是由干空气和水蒸气组成的进行空调计算时，将其作为干空气和水蒸气的混合气体苴：

(A)干空气和水蒸气均为理想气体；(B)干空气为理想气体和水蒸气为实际气体；

(C)干空气和水蒸气均为实际气体；(D)均由实验图表实测得出。

6.计算系统与外界交换热量和作功时要求系统满足：

A.内部处于热平衡；B.内部处于力平衡；C.内部处于热力学平衡；D.无条件

7. 在蒸汽压缩制冷循环過程中，组成其循环的四个基本热力过程为：

(A) 等熵压缩、等压放热、等熵膨胀和等压吸热；

(B) 绝热熵压缩、等压放热、绝热熵膨胀和等压吸熱；

(C) 等熵压缩、等压放热、等熵膨胀和等温吸热；

(D)绝热熵压缩、等温放热、等熵膨胀和等压吸热

8.湿空气由干空气与水蒸气组成其焓的计算定义为：

A.1kg干空气焓+1kg水蒸气焓；B.1kg干空气焓+1kg干空气中水蒸气焓；

C.1kg干空气焓，水蒸气焓忽略不计； D.1kg水蒸气焓干空气焓忽略不计；

9.理想气体气源温度T0和压力p0, 定压向一个初始真空的刚体容积进行绝热熵充气，充气结束时系统内气体温度T和压力p：

10．某热源温度T1冷源温度T2, 如果T1=nT2, 则进行莋功循环时，则最大吸热放热比为：