论热力学公式TdS≥dU+pdV

对于无限小过程热力学第二定律的数学表达式为 ds≥dQ/T (1) 其中S是系统的熵,dQ是系统从外界吸收的热量,T是外界的温度,等号适用于可逆过程,不等号适用于不可逆过程。考虑只有一个外参量体积V的封闭系统,热力学第一定律写作 dQ=dU+pdV (2) 代入(1)式中等式得     

论热力学公式TdS≥dU+pdV

对于无限小过程热力学第二定律的数学表达式为其中S是系统的熵,(?)Q是系统从外界吸收的热量,T是外界的温度,等号适用于可逆过程,不等号适用于不可逆过程。     

环境流体中的熵平衡方程和动力熵产生

熵平衡方程是非平衡态热力学的基础.但是目前的经典熵平衡方程,内能中不合理地隐含着流体微团组分相对于质心运动的动能,并非热力学意义上的平均分子运动动能.文中以内能仅为平均分子运动动能概念为出发点,重新推导得到了修正的熵平衡方程.在熵平衡方程中导入动力熵产生,使熵平衡方程能以显式表述动力过程.这时熵平衡方程不仅描述了一个热力学系统的不可逆过程,而且描述了动力可逆过程所造成的系统熵变化.使熵平衡方程能描述热力学系统状态和发展方向,更为合理且更具有普遍性.     

泥浆沥清过程熵增物理机制研究

深入探索了泥浆沥清过程的物理机制,然后从理论上证明其过程满足热力学第二定律,最后发现:对于非孤立系统,可以把与系统有相互作用的那部分环境划出来与系统一起构成一个“新孤系”.其熵变有两种机制:一是系统与环境之间的热交换,热交换伴随熵交换,它可以使系统的熵增加,也可以使系统的熵减少;另一种机制是系统内部的不可逆过程,它只能使系统的熵增加.其总体情况是:在系统与环境的交界存在熵流,在系统内部存在不断往外“冒熵”的熵产生源泉——不可逆过程.     

相对论热力学中的温度、热量和熵

当时空经受洛伦兹变换时,温度变换的公式并不唯一确定。最简单最合理的温度变换式是T=T_0(1-β~2)~(1/2)。 传统上关于热量的变换公式δQ=δQ_0(1-β~2)~(1/2)不适用于有相对运动的物体间所传递的热量。因此,所有依赖于δQ=δQ_0(1-β~2)~(1/2)而推导出来的温度变换式,其推导方法都是有毛病的。 在求得热量δQ的一般变换式后,结合T=T_0(1-β~2)~(1/2)就可以证明一个一般热力学过程的总熵变恒大于零,并且与所选取的惯性参考系无关。就是说,熵是不变量且随时间单调地增加。     

熵判据运用分析

以热力学第二定律为依据,从热功转换的方向和限度的研究中,得到了作为热学第二定律数学表达式的Clausius不等式为:ds≥(δQ)/T_源(1)(对某一有限过程:△S≥Q/T_源)将其应用于孤立体系可得推论:ds_孤≥0(2)(对某一有限过程:△S_孤≥0)(2)式其依据是将各类体系的体系与环境一并视为体系(孤立体系),故有△S_总=△S_体+△S_环而使(2)式能用于判别各类体系所发生的变化的方向和限度。简言之,对于熵判据有两个,即(1)式和(2)式,但它们是等价的,只是考虑问题的角度不同即对体系与环境的划分不同而已。如何来划分体系与环境,完全是人为的,以方便为原则。当然对同一问题而言,一旦划定     

关于热力学基本方程及其应用的讨论

热力学基本方程dU＜TdS—dA是从热力学第一定律和第二定律推导出来的。对于封闭、均匀的PVT系统，热力学基本方程写成dU＜TdS—PdV（1）可逆过程取等号，T、P是系统的温度和压强；不可逆过程取不等号，T代表热源的温度，P代表外界作用在系统上的压强。在实际应用中，常将热力学基本方程表述为dU＝TdSPdV（2）方程（2）适用于可逆过程是毫无异议的，是否也可用于讨论不可逆过程的热力学问题，如果不能用于不可逆过程，函授教材中为什么用它来研究不可逆过程的热力学问题（如求理想气体绝热自由膨胀和节流膨胀等过程的搞变），初学者…     

熵判据与自由能判据

<正> 过程可逆性的熵判据△S-∑(?)≥0对孤立体系则表示为△S_孤≥0(即熵增原理),成为孤立体系过程自发与平衡的标志。由于通常体系非孤立,且过程多在恒温恒压情况下进行,所以热力学一、二定律联合并在恒温恒压条件下得到的自由能判据△G_(T.P)≤0(即自由     

泥浆沥清过程熵增物理机制研究

深入探索了泥浆沥清过程的物理机制，然后从理论上证明其过程满足热力学第二定律，最后发现：对于非孤立系统，可以把与系统有相互作用的那部分环境划出来与系统一起构成一个“新孤系”，其熵变有两种机制：一是系统与环境之间的热交换，热交换伴随熵交换，它可以使系统的熵增加，也可以使系统的熵减少；另一种机制是系统内部的不可逆过程，它只能使系统的熵增加．其总体情况是：在系统与环境的交界存在熵流，在系统内部存在不断往外“冒熵”的熵产生源泉——不可逆过程，     

孤立系统中熵减的必要条件和化学反应

化学反应是非常复杂的,其包括振荡、凝聚、催化剂和自组织等.对这些情况熵的变化可以是增加或者减少.热力学第二定律是基于孤立系统和统计独立性.如果在系统中由于内部相互作用存在涨落放大,则可能出现熵减.在孤立系统中熵减的必要条件是存在内部相互作用.在化学反应中有各种内部相互作用,这样在一个孤立系统中具有熵减的某些有序化过程是可能的.     

广义熵

在经典热力学中,系统的熵仅在平衡态时定义了.为了计算不可逆过程中系统的熵的变化,往往用一适当的可逆过程去替代原来的不可逆过程,这只有当系统的初态和末态都是平衡态时才是可行的.至于一个处于非平衡态的系统,它既具有一定的能量,则必然也有一个态函数 S,可作为平衡态的熵的推广,本文所讨论的广义熵就是这样一个     

不可逆过程的基本方程和熵增率

文章对热力学系统内进行的不可逆过程——热传导和扩散等输运过程的性质进行了分析，并对系统的熵的变化从熵流密度和局域熵产生率两个方面进行了比较详细的讨论，给出了具体的不可逆过程求熵流密度和局域熵产生率的具体表达式，这对研究热力学不可逆过程的进行是很有帮助的．     

不可逆过程中熵变问题的讨论

对理想气体的熵变、热传递过程中物体的熵变以及热源的熵变、相变过程中的熵变进行了分析与讨论,归纳总结出几个比较典型的不可逆过程中热力学系统熵变的计算方法,以解决熵概念理解及熵变的计算问题.     

热力学第一定律的普遍表述

许多教科书(包括国内和国外的)在讲到热力学第一定律时通常使用下述形式:△U=Q W (1)其中△U为系统内能的增量,Q和W分别为外界传给系统的热量及对系统所作的功。本文指出(1)式是有条件的,热力学第一定律的普遍形式应为:△U=Q W一△K (2)其中△U、Q和W的物理意义与(1)式中的相同,K为系统宏观机械运动的动能。设一个热力学系统经历了某个过程,则根据动能定理,所有作用于此系统的力作的功应等于系统的动能增量,即     

物理化学中的重要状态函数—熵

热力学第二定律揭示了自然界所发生的一切实际过程的共同特点：它们都是热力学上的不可逆过程,但克劳修斯、开尔文等人对热力学第二定律的表述都只是定性的表述,不能定量说明过程发生的可能性及实际发生过程的不可逆程度。1865年克劳修斯引人了媳的概念,这一引入对热力学理论及生产技术的发展都起了重大作用。熵是热力学系统的基本状态函数,由它导出了第二定律的数学表达式,形成了对两状态间过程发生可能性的定量判据;在引入熵的基础上导出的赫氏自由能与吉氏自由能使我们能用其定量判断过程的自发方向及限度。内能U与嫡S是热力学中…     

不可逆热力学的自洽场方法

本文用量子论中的自洽场方法对线性不可逆热力学系统进行了讨论,得到与处理线性不可逆热力学系统的通常方法完全相同的结果。并证明了这种处理方法的深刻含义是系统内部熵的广延性(即可加性)。     

负熵:经济与教育系统协调发展的中介——兼论高校改革的目标和任务

熵是描述物质运动无序度的广延量,熵值越大系统无序度也越大。孤立物理系统的不可逆过程的熵值总是增加的,生物系统的不可逆过程的熵值却总是减少的,这是因为生物系统不断地从环境中吸取负熵的结果。因此,任何系统的有序发展一定要从外界或其他系统中获得负熵,负熵流是系统之间协调有序的中介。     

地球-大气-海洋系统熵收支的估算

地球-大气-海洋系统的能量收支遵循热力学第一定律(能量守恒定律),是守恒的;而系统的熵收支却遵循热力学第二定律(熵增加原理),是不守恒的. 文中给出并讨论了地球-大气-海洋系统的熵平衡方程并根据新近的全球多年平均的能量收支和海-气界面通量气候资料,重新对地球、大气和海洋系统界面上的年平均熵收支作出估计,以期为进一步研究系统内部不可逆过程导致的熵产生及其局域熵的时-空变化提供一个定量依据.     

状态函数与过程量

在研究体系的物理化学性质时,我们经常遇到两类物理量.一类是描述体系热力学性质的状态函数,如内能(U)、熵(S)、自由能(G)等.这类物理量的微小增量,在数学上是全微分,可用dU、dS、dG等表示.另一类是功(W)和热(Q),它们与过程密切相关,叫过程量.对应于体系状态的微小变化而产生的过程量的微小数量,在数学上不是全微分,而用符号δW、δQ来表示.     

一种计算相体积的方法

在经典统计的系综理论中,与孤立系统(能量在E 到E △E 之间,(△E)/E<<1)相应的系综是微正则系综。相体积Ω是微正则系综的一个重要性质,因为它和系统的熵S 有如下关系:s=klnΩ(1)式中k 是玻耳兹曼常数。在这里,S 是以系统的粒子数N、能量E 和体积V (假设体积是唯一的外参量)为自变量的热力学特性函数。只要求得了Ω,进而求得S,就可以知道系统的其他热力学性质。