欧陆 听我怒吼:请教“熵”的问题 ██████████████

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/03/29 07:16:26
我们知道“气体绝热自由膨胀”过程,系统内熵是增加的。

而“气体绝热膨胀做功”过程,气体内部的熵怎么变化呢呢?目前我看到的书上答案都是“气体绝热膨胀做功”,气体内部的熵不变。原因是对外做功无热传导,所以熵不变。

首先我们要弄清楚:缓慢膨胀和快速膨胀是不一样的,气体绝热缓慢膨胀做功,可以看成是可逆过程;而气体绝热快速膨胀做功,是不可逆过程。

我们来研究“气体绝热快速膨胀做功”这个过程。如果我们把活塞、气体、以及被做功物(比如发电机)看成一个系统整体。我们知道,孤立系统进行不可逆过程,熵是增加的。那么问题来了,这个过程中,受功者电动机是机械能转化为电能。机械能和电能都是零熵的。所以受功者电动机的熵是不变的。而系统整体的熵要增加。那么只有气体内的熵增加了。但是现在所有书上讲“气体绝热快速膨胀做功”都说气体的熵不变。这不是矛盾了吗?

我们知道卡诺循环里面气体绝热膨胀压缩是可逆过程。既然可逆,证明卡诺循环里面气体绝热膨胀压缩都是缓慢进行的。

而我们实际中的压缩机是个典型的“气体绝热快速压缩”的例子。但是不管是物理书还是制冷书上都说压缩机压缩气体时,气体的熵是不变的。

这个怎么回事?

哪位解释一下



  shāng

  (1) 物理学上指热能除以温度所得的商,标志热量转化为功的程度。

  (2) 科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量(liàng)度,某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。

  3、熵

  热力学概率

  所有自然过程都是由概率小的宏观态向概率大的宏观态进行。

  宏观态所对应的微观态数叫做热力学概率。用Ω表示。

  玻耳兹曼熵

  熵的微观意义是系统内分子热运动无序性的量度。

  熵具有可加性

  在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行,平衡态对应于熵最大的状态,即熵增加原理。

  卡诺定理

  它的具体内容是:?

  (1)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机,其效率都相等,与工作物质无关;

  (2)在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机,其效率都不可能大于可逆热机的效率。

  工作在高低温热源T1与T2之间的可逆热机有

  工作在高低温热源T1与T2之间的不可逆热机有

  克劳修斯等式与不等式

  克劳修斯把卡诺定理推广,应用于一个任意的循环过程,得到一个能分别描述可逆循环和不可逆循环特征的表达式,叫克劳修斯不等式。

  工作于高、低温热源T1与T2之间的卡诺热机效率为?

  无论循环是否可逆,其效率均为

  联合上两式,有

  采用热力学第一定律中对热量正负的规定,则上式应改写为

  在卡诺中,系统热温比的总和总是小于或等于零。

  对于任意循环,有

  克劳修斯熵

  对于任意一个可逆循环过程

  设系统由平衡状态A经可逆过程A1B变到平衡状态B,又由状态B沿任意可逆过程B2A回到原状态A,构成一个可逆循环,有

  可见,由状态A沿不同的可逆过程变到同一状态B的热温比的积分值不变。这就是说热温比的积分只取决于初、末状态,与过程无关。这意味着热力学系统的平衡态还存在一个与内能不同的态函数,我们称这个新的态函数为克劳修斯熵,用符号S表示。

  当系统由平衡态A变到平衡态B时,这个态函数就从SA变到SB,即

  对于一个微小的可逆过程有

  熵增加原理

  孤立系统中的可逆过程,其熵不变;孤立系统中的不可逆过程,其熵要增加,这就是熵增加原理。

  自然界实际发生的过程都是不可逆,故根据熵增加原理可知:孤立系统内发生的一切实际过程都会使系统的熵增加.这就是说,在孤立系统中,一切实际过程只能朝熵增加的方向进行,直到熵达到最大值为止。

  注意:

  熵增加原理中的熵增加是指组成孤立系统的所有物体的熵之和的增加.而对于孤立系统内的个别物体来说,热过程中它的熵增加或者减少都是可能的。

增加
我确定一定以及肯定