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【热力学第2定律】热力学第二定理与熵的关系第二定理说不可...

时间:2022-03-10 10:48:45

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【热力学第2定律】热力学第二定理与熵的关系第二定理说不可...

问题补充:

热力学第二定理与熵的关系第二定理说不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零.烧红的铁块和普通铁块放在一起.普通铁块会吸热而不是烧红的铁块会吸热.第二定理给予的原因是普通铁块吸热这个现象中熵增加了.可是我看不出为什么啊,一个减少多少另一个就增加多少.我还是搞不清能量和熵的关系.到底为什么普通铁块吸热熵就会增加. 物理

答案:

【答案】 在热力学中,第二定律是基本命题,是逻辑源头,不可推导,不能称为“定理”.

熵增加原理的内容(可以理解为第二定律的核心内容)是:“孤立(或绝热)系统的熵永不减少(其中熵不变的情形对应着可逆过程)”.离开孤立(即不受外界的任何影响)或绝热的条件,系统的熵是可能减少的.

一切实际宏观过程都是不可逆过程,这是第二定律的另一种表述.因此孤立系统发生的任何实际宏观过程中熵必然增大;发生理想的可逆过程熵不变;熵减小的过程不可能发生.

熵的定义ΔS=∫dQr/T,其中ΔS是系统在任一过程中的熵变,dQr是连接该过程始态和终态的任意可逆过程中,任一微元过程系统的微吸热量,T是可逆过程中系统的温度.熵的定义是理解本问题的核心,不清楚就无法理解问题.

对于非孤立系统,例如你例子中的任意一块铁,发生变化后熵未必减小.然而我们总可以构造一个孤立系统来应用熵增原理.对于你的例子,两块铁就构成了孤立系统,过程中二者熵变的总和一定增加.

以下证明二者热接触时高温铁块对低温铁块放热的过程中,总熵一定增加.

为简化计算,我们不妨仅讨论二者之间仅稍许传了一定数量的热量Q,不致引起二者温度的明显变化.更一般的证明楼主可参考有关教材(无教材可追问向我索取附件).

设高温铁块温度为T1,低温铁块为T2,则

高温铁块的熵变ΔS1=∫dQr/T=-Q/T1,低温铁块ΔS2=∫dQr/T=Q/T2,

系统总熵变ΔS=Q/T1+Q/T2>0.

如有不明欢迎追问.

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