热力学第二定律怎样理解?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2021/05/11 10:17:30

热力学第二定律怎样理解?

第一,热力学第二定律的表述(说法)虽然繁多,但都反映了客观事物的一个共同本质,即自然界的一切自发过程都有“方向性”,并且一切自发过程都是不可逆的.
第二,热力过程的方向性,是可以用“熵”来衡量的,也即孤立系的一切实际过程,其总熵是增加的,理想条件下(即可逆),总熵不变.
现以最常见的热力学二种说法进行理解.
1、克劳修斯说法(1850年):热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体.
解释:
(1)这里需要强调的是“自发地、不付代价地”.我们通过热泵装置是可以实现“将热从低温物体传向高温物体的”,但这里是付出代价的,即以驱动热泵消耗功为代价,是“人为”的,是“强制”的,不是“自发”的.所以,非自发过程,如热从低温物体传向高温物体,必须同时要有一个自发过程为代价(这里是机械能转化为热能)为补偿,这个过程叫“补偿过程”.
(2)非自发过程(如热从低温物体传向高温物体)能否进行,还要看花的“代价”是否够,就是总系统(孤立系)的熵必须是增加的,或可逆下总熵不变.也就是说,如果投入的“代价”不够的话,非自发过程是不能进行的,或是进行得不够彻底(不能达到预计的状态).孤立系总熵变不小于零,非自发过程才有可能进行.
2、开尔文-普朗特说法(1851年):不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发电机.
解释:
(1)这里强调的是“不留下其他任何变化”,是指对热机内部、外界环境及其他所有(一切)物体都没有任何变化.
开尔文-普朗特说法说明了热转化为功,必须要将一部分热量转给低温物体(注意,这可是一个自发过程,高温向低温传热哦),也即必须要有一个“补偿过程”为代价.
(2)热全部转化为功,是可以的,但必须要“留下其他变化”.如等温过程中,热可以全部转变成功,但这时热机内部工质的“状态”变了(即工质不能回到初始状态.其实,这样的热机实际上是不存在的),是留下了变化的.
总之,要正确理解热力学第二定律,以下几点是需要把握的:
1、上述热力学第二定律的两种表述及其等效性;
2、卡诺循环与卡诺定理、卡诺效率,且 ηT≤ ηC;
3、克劳修斯积分等式和不等式;
4、熵的过程方程式:dS≥dQ/Tr;
5、孤立系统熵增原理:△Siso=∑△Si=Sg≥0;
6、闭口系(控制质量)熵方程:dS=dSg+dQ/Tr;(开口系也要掌握好)
7、能量贬值原理:dEx,iso≤0;
8、熵产与机械能(火用)的损失关系:I=To×Sg .

1.在孤立系中,能量总是从有序到无序。表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵来描述混乱的状态。请参看熵的定义。
2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不引起其它变化。
克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面,如进化论的...

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1.在孤立系中,能量总是从有序到无序。表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵来描述混乱的状态。请参看熵的定义。
2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不引起其它变化。
克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面,如进化论的证明方面也起作用。
用生动的语句描述就是:你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。

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热力学第二定律存在一个严重缺陷,只是以前人们没有发现而已, 直接通过逻辑推理就能够证明热力学第二定律错误。我觉得通过逻辑形式的方式证明热力学第二定律错误就和伽里略发现运动学原理很相象。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误,那就难以成立。...

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热力学第二定律存在一个严重缺陷,只是以前人们没有发现而已, 直接通过逻辑推理就能够证明热力学第二定律错误。我觉得通过逻辑形式的方式证明热力学第二定律错误就和伽里略发现运动学原理很相象。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误,那就难以成立。

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不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;
不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;
不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。