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浅论熵及其应用

0 引言热力学第一定律指出各种形式的能量在相互转化的过程中必须满足能量守恒定律,对进行的方向并没有给出任何限制.但是实际发生的凡是牵涉热现象的实际过程都是有方向性的.热力学第二定律正是要解决与热现象有关的实际过程的方向问题的.热力学第二定律可分别表述为:克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化.开尔文表述:不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化.热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述都只是定性地揭示热力学系统中一切与热现象有关的实际宏观过程进行的方向及其所依赖的初、终两态的差异性.为了精确描述热力学第二定律的数学形式,克劳修斯在1854年初步引入一个新的物理量,1865年正式命名为熵(entropy),并用符号S表示.1 熵的定义我们知道,克劳修斯表达式为: QT 0(1)式中积分是沿某个循环过程求积分; Q是系统从温度为T的热源吸取的热量, QT称为热温比;式中等号适用于可逆过程,...  (本文共3页) 阅读全文>>

《民营科技》2017年09期
民营科技

热力学系统状态变化方向判定方法

热力力学研究的对象是由大量微观粒子(分子或其它粒子)组成的宏观物质系统,以四个定律为基础,即热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律,热力学第零定律又叫热平衡定律,热力学第一定律是能量守恒定律支出各种形式的能量在相互转化过程中必须满足能量守恒,对过程进行的方向没有给出任何限制,但是在实际发生的过程中,凡是涉及热量或内能与其它形式能量的转化过程都具有方向性。热力学第二定律解决了与热线向有关的实际过程的方向问题,即不可能从单一热源吸热实质完全变成有用功而不引起其它变化或不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化,热力学第三定律又称为能斯特定理,本文着重讨论热力学系统中可能发生的变化。1熵增加原理设系统经一过程由初态A到达终态B,现在令系统经过一个设想的可逆过程r由状态B回到状态A,这个设想的可逆过程r与系统原来经历的过程合起来构成一个循环过程,如图所示,根据克劳修斯不等式矣d QT燮0有BA乙d QT+AB乙d QrT...  (本文共1页) 阅读全文>>

《新疆师范大学学报(自然科学版)》2007年04期
新疆师范大学学报(自然科学版)

开放热力学系统麦氏关系的讨论

1均匀封闭热力学系统的麦氏关系采用全微分的充分必要条件,即若满足M yx=N xy条件,则df(x,y)=M(x,y)dx+N(x,y)dy式为全微分形式。在利用热力学基本方程的四种形式dU=TdS-PdVdH=TdS+VdPdF=-SdT-PdVdG=-SdT+VdP(1)就可以推导出两个自变量的均匀封闭热力学系统麦氏关系的4个公式。具体推导过程如下:U作为S、V的函数U=U(S,V),其全微分形式为dU=U SVdS+U VSdV(2)与热力学基本方程式dU=TdS-PdV比较,可得U SV=T,U VS=-P(3)要考虑到全微分的充分必要条件、即2U S V=2U V S可得T VS=-P SV(4)H作为S、P的函数H=H(S,P),其全微分形式为dH=H SPdS+H PSdP(5)与热力学基本方程式dH=TdS+VdP比较,可得H SP=T,H PS=V(6)要考虑到全微分的充分必要条件、即2H S P=2H P S...  (本文共4页) 阅读全文>>

《大学物理》1987年02期
大学物理

外场中热力学系统能量和功的两种表述

在热力学和统计物理教科书中,处于外电场中电介质系统(或处于外磁场中磁介质系统)的热力学第一定律的数学表述采用两种不同形式 4U院=dQ-pdV+E·dP(H·dM)(1) dU2=dQ-pdV—P·dE(-M·dH)(2)通常热力学部分用(1)式,而统计物理中大多用(2)式.在这两种形式中,功具有不同表达式,系统能量也含有不同的物理意义.为了区别起见,我们分别用U1和U2表示这两式中的能量.能量守恒定律为什么会有两种不同表述?这常使初学者感到困惑不解.本文以外电场中的电介质系统为例分析这两种表述的由来,差别以及它们之间的联系.所有讨论也完全适用于磁场中的磁介质系统. 第一定律的两种不同表述来源于对系统能量的不同定义.热力学中内能是用绝热过程中外界对系统所作的功而定义的态函数,一个热力学系统在绝热过程中终态与初态的内能改变量等于外界对系统所作的功. 我们在计算外界对电介质系统所作的功时,通常是考虑一个充满电介质的平行板电容器.两板...  (本文共2页) 阅读全文>>

《南都学坛》1989年S2期
南都学坛

对熵函数的几点浅见

在热力学的教学过程中,熄函数的讲授是一个难点,对初次学习热力学的人来说,是很难理解它的,针对这个问题谈谈个人的几点见混 一、摘的引人 一般教材总是把嫡的引入安排在热力学第二定律之后,这种引人方法从数学逻辑上说,是严密的,但缺少与巳学过的概念上的联系,所以使初学的人不易理解。、下面我们从功的概念中来引人嫡的概念。 一个热力学系统,要想使它的状态发生改变,可以通过作功和热传递两种方式来实现。这两种方式都可使系统与其外界之间在界面上交换能量。为了量度这两种过程中所辛换的能量,特引入功和热量这两个概念,其表达式为 W(d)=Ydx Q(d)=CdT式中Y是广义力,且是强度量。dX是对应的广义位移,X是一个广延量。C为热力学系统的热容量。dT是热力学系统温度变化量,T是强度量。这两个式子是从作功和热传递所产生跪观效果瓣义的。即力的作用引起了宏观位置,一、而热传递引赵了系统瘟度时蛮化。但是无论作功还是热传递,都是由于系统的某一强度量(广义力...  (本文共5页) 阅读全文>>

河北大学
河北大学

全息与引力的热力学性质研究

本文主要介绍了引力的全息形式,引力与热力学的关系以及我们对熵引力相关问题的研究。首先本文介绍了在广义相对论条件下黑洞与热力学的关系,黑洞具有温度和熵等热力学性质,从而建立了黑洞热力学,而后介绍了全息原理的主要表现形式以及全息在物理学中的重要应用。全息原理不仅是超弦理论和量子引力的重要内容,同时在QCD、凝聚态物理和宇宙学中也有很好的应用。同时由于全息屏在全息原理中十分重要,随后讲解了全息屏的一般构建方法。其次介绍熵引力相关的研究。在Bekenstein提出黑洞的热力学之后,引力与热力学的内在关系就引起人们的广泛兴趣。在1995年Jacobson最早用均分定理推导出爱因斯坦场方程。在2010年Verlinde在Jacobson的想法上提出了熵引力的概念,他把全息屏由视界扩展到空间任意位置,指出引力来源于宏观的熵。Verlinde假设全息屏上满足能均分定理,利用Tolman-Komar质量推导出广义相对论方程,从而佐证他的观点。最后...  (本文共44页) 本文目录 | 阅读全文>>