热力学第二定律 - 版本历史

2024年6月21日 (五) 09:35 Jake

2024-06-21T09:35:35Z

薄荷：/* 热力学温度 Thermodynamic temperature */

2022-03-15T07:57:43Z

热力学温度 Thermodynamic temperature

薄荷：/* 卡拉西奥多里原理 Principle of Carathéodory */

2022-03-15T07:57:19Z

卡拉西奥多里原理 Principle of Carathéodory

2022年3月15日 (二) 07:56 薄荷

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薄荷：/* 编者推荐 */

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编者推荐

薄荷：/* 外部链接 */

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外部链接

2020年12月20日 (日) 14:24 薄荷

2020-12-20T14:24:59Z

薄荷：/* 能量，可用的有用工作 Energy, available useful work */

2020-12-20T14:23:46Z

能量，可用的有用工作 Energy, available useful work

薄荷：/* 克劳修斯不等式 Clausius inequality */

2020-12-20T14:22:17Z

克劳修斯不等式 Clausius inequality

薄荷：/* 卡诺原理 Carnot's principle */

2020-12-20T14:21:45Z

卡诺原理 Carnot's principle

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−	系统及其周围环境的总熵在理想情况下可以保持不变，在这种情况下，系统处于热力学平衡状态，或者正在经历一个假想的可逆过程。所有过程中，包括'''自发过程 spontaneous processes'''~~，es~~,<ref>Atkins and de Paula, p.78</ref> 系统及其周围环境的总熵增加，这一过程在热力学意义上是不可逆的。熵的增加解释了自然过程的不可逆性，以及未来和过去之间的不对称性<ref>{{cite book\|last=Zohuri\|first=Bahman\|title=Dimensional Analysis Beyond the Pi Theorem\|url=https://books.google.com/books?id=pRVuDQAAQBAJ\|year=2016\|publisher=Springer\|isbn=978-3-319-45726-0\|page=[https://books.google.com.ph/books?id=pRVuDQAAQBAJ&pg=PA111&dq=%22increase+in+entropy+accounts+for+the+irreversibility+of+natural+processes+and+the+asymmetry+between+future+and+past.%22&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwj6spb61tbaAhUFS7wKHfftDtIQ6AEIKDAA#v=onepage&q=%22increase%20in%20entropy%20accounts%20for%20the%20irreversibility%20of%20natural%20processes%20and%20the%20asymmetry%20between%20future%20and%20past.%22 111]}}</ref>	+	系统及其周围环境的总熵在理想情况下可以保持不变，在这种情况下，系统处于热力学平衡状态，或者正在经历一个假想的可逆过程。所有过程中，包括'''自发过程 spontaneous processes''',<ref>Atkins and de Paula, p.78</ref> 系统及其周围环境的总熵增加，这一过程在热力学意义上是不可逆的。熵的增加解释了自然过程的不可逆性，以及未来和过去之间的不对称性<ref>{{cite book\|last=Zohuri\|first=Bahman\|title=Dimensional Analysis Beyond the Pi Theorem\|url=https://books.google.com/books?id=pRVuDQAAQBAJ\|year=2016\|publisher=Springer\|isbn=978-3-319-45726-0\|page=[https://books.google.com.ph/books?id=pRVuDQAAQBAJ&pg=PA111&dq=%22increase+in+entropy+accounts+for+the+irreversibility+of+natural+processes+and+the+asymmetry+between+future+and+past.%22&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwj6spb61tbaAhUFS7wKHfftDtIQ6AEIKDAA#v=onepage&q=%22increase%20in%20entropy%20accounts%20for%20the%20irreversibility%20of%20natural%20processes%20and%20the%20asymmetry%20between%20future%20and%20past.%22 111]}}</ref>

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 等号在可逆情况下成立，<ref>[http://scienceworld.wolfram.com/physics/ClausiusTheorem.html ''Clausius theorem''] at Wolfram Research</ref>严格不等号在不可逆情况下成立。可逆情况下引入状态函数熵。'''这是因为在循环过程中，状态功能的变化相对于状态功能为零。'''
 === 热力学温度 Thermodynamic temperature===
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 参考温度 ''T''<sub>1</sub> 的值为273.16。（任何参考温度和任何正值均可用——此处的选择对应开尔文标度。）
 ===熵 Entropy ===

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 :…在从一个平衡态到另一个平衡态的不可逆或自发的变化中（例如，当两个物体 A 和 B 接触时的温度平衡过程），熵总是增加。<ref>George Uhlenbeck|Uhlenbeck, G.E., Ford, G.W. (1963), p. 16.</ref>
 ===卡拉西奥多里原理 Principle of Carathéodory ===
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-尽管在教科书几乎惯称卡拉西奥多里原理也是第二定律的一种表述，并认为其与克劳修斯表述或开尔文-普朗克表述等价，但事实并非如此。为了得到第二定律的所有内容，需要对卡拉西奥多里原理补充普朗克表述，即等量功总是增加一个最初处于自身内部热力学平衡的封闭系统的内部能量。<ref name="Munster 45">Münster, A. (1970), p. 45.</ref>{{sfnp|Lieb|Yngvason|1999|p=49}}<ref name="Planck 1926">Max Planck|Planck, M.(1926).</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966), p. 69.</ref>
+尽管在教科书几乎惯称卡拉西奥多里原理也是第二定律的一种表述，并认为其与克劳修斯表述或开尔文-普朗克表述等价，但事实并非如此。为了得到第二定律的所有内容，需要对卡拉西奥多里原理补充普朗克表述，即等量功总是增加一个最初处于自身内部热力学平衡的封闭系统的内部能量。<ref name="Munster 45">Münster, A. (1970), p. 45.</ref><ref name="Planck 1926">Max Planck|Planck, M.(1926).</ref><ref>Buchdahl, H.A. (1966), p. 69.</ref>
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 ==编者推荐==
 ====[https://campus.swarma.org/course/1121 热力学第二定律与耗散结构]====
 本课程中，将带领大家认识热力学第二定律，重点关注熵是什么，以及它为什么可以构成万事万物演化的时间之箭。

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	* [https://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/663835 The Journal of the International Society for the History of Philosophy of Science, 2012]		* [https://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/663835 The Journal of the International Society for the History of Philosophy of Science, 2012]
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		+	==编者推荐==
		+	===集智课程===
		+	====[https://campus.swarma.org/course/1121 热力学第二定律与耗散结构]====
		+	本课程中，将带领大家认识热力学第二定律，重点关注熵是什么，以及它为什么可以构成万事万物演化的时间之箭。
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		+	====[https://campus.swarma.org/course/1127 自复制——抵抗热力学第二定律的崭新方法]====
		+	本课程中，将分析自复制是如何出现，来抵抗热力学第二定律。
		+
		+
		+	====[https://campus.swarma.org/course/733 自组织理论]====
		+	本课程中，主要梳理了科学的发展脉络，介绍了时间反演对称、热力学第二定律及自组织现象的理论方法。
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-在这个过程中，首先使用了经典热力学中熵的定义(在统计热力学中，熵变、温度和吸收热量之间的关系'''<font color = '#32CD32'>可以将其推导出来 can be derived</font>''') ，然后从上面的公式可以推导出第二定律的不等式。
+在这个过程中，首先使用了经典热力学中熵的定义（在统计热力学中，熵变、温度和吸收热量之间的关系'''<font color = '#32CD32'>可以将其推导出来 can be derived</font>'''） ，然后从上面的公式可以推导出第二定律的不等式。
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 * [https://www.journals.uchicago.edu/doi/abs/10.1086/663835 The Journal of the International Society for the History of Philosophy of Science, 2012]
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 [[Category:热力学和统计物理学哲学]]

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-考虑将第二定律应用于孤立系统(称为整体系统或宇宙)是一个重要而具有启发性的理想情形。该系统由两部分组成：研究关心的子系统和子系统的周围环境。因为想象的环境非常大，以至于它们可以被视为一个温度为 ''T<sub>R</sub> '' 且压力为 ''P<sub>R</sub> '' 的无限热源，因此无论有多少热被转移到（或来自）子系统，周围的温度将保持T<sub>R</sub>；无论子系统的体积膨胀（或收缩）有多大，周围环境的压力都将保持不变。
+考虑将第二定律应用于孤立系统（称为整体系统或宇宙）是一个重要而具有启发性的理想情形。该系统由两部分组成：研究关心的子系统和子系统的周围环境。因为想象的环境非常大，以至于它们可以被视为一个温度为 ''T<sub>R</sub> '' 且压力为 ''P<sub>R</sub> '' 的无限热源，因此无论有多少热被转移到（或来自）子系统，周围的温度将保持''T<sub>R</sub> ''；无论子系统的体积膨胀（或收缩）有多大，周围环境的压力都将保持不变。
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-根据热力学第一定律，子系统内能的变化 dU 是加在子系统上的热δq的和<font color = 'blue'></font>，减去子系统所做的任何功w，再加上进入子系统的任何净化学能''d ∑μ<sub>iR</sub>N<sub>i</sub>''，因此
+根据热力学第一定律，子系统内能的变化 dU 是加在子系统上的热''δq ''的和<font color = 'blue'></font>，减去子系统所做的任何功w，再加上进入子系统的任何净化学能''d ∑μ<sub>iR</sub>N<sub>i</sub>''，因此
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-将子系统所做的功''δw''划分为子系统可以完成的有用功''δw<sub>u</sub>'' ，除了子系统在周围外部压力下膨胀所做的功p<sub>R</sub> dV外，给出以下可用功（'''<font color = 'ff8000'>有用能 exergy</font>'''）关系式:
+将子系统所做的功''δw''划分为子系统可以完成的有用功''δw<sub>u</sub>'' ，除了子系统在周围外部压力下膨胀所做的功''p<sub>R</sub> dV''外，给出以下可用功（'''有效能 exergy'''）关系式:

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−	等号在可逆情况下成立，<ref>[http://scienceworld.wolfram.com/physics/ClausiusTheorem.html ''Clausius theorem''] at [[Wolfram Research]]</ref>严格不等号在不可逆情况下成立。可逆情况下引入状态函数熵。'''<font color="#32CD32">这是因为在循环过程中，状态功能的变化相对于状态功能为零。This is because in cyclic processes the variation of a state function is zero from state functionality.</font>'''	+	等号在可逆情况下成立，<ref>[http://scienceworld.wolfram.com/physics/ClausiusTheorem.html ''Clausius theorem''] at Wolfram Research</ref>严格不等号在不可逆情况下成立。可逆情况下引入状态函数熵。'''<font color="#32CD32">这是因为在循环过程中，状态功能的变化相对于状态功能为零。This is because in cyclic processes the variation of a state function is zero from state functionality.</font>'''
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	=== 热力学温度 Thermodynamic temperature===		=== 热力学温度 Thermodynamic temperature===

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 === 卡诺原理 Carnot's principle===
 热力学第二定律的历史起源<ref>Nicolas Léonard Sadi Carnot (1824/1986).</ref>是'''卡诺原理  Carnot's principle'''。它指的是'''<font color = '#ff8000'>卡诺热机 Carnot heat engine</font>'''的一个循环，卡诺热机以'''<font color = '#ff8000'>准静态 quasi-static</font>'''的极限慢速运转，因此热和功在子系统之间进行传递，子系统总是处于它们自己内部的热力学平衡状态。卡诺热机是研究热机效率的工程师特别感兴趣的理想装置。当卡诺发现卡诺原理时，'''<font color = '#ff8000'>热量理论 caloric theory of heat</font>'''还没有得到重视，热力学第一定律还没有得到承认，熵的概念还没有数学表达。根据第一定律的解释，它在物理上等同于热力学第二定律，并沿用至今。在热力学第一定律被发现之前，卡诺最初的论点是从热量理论的观点出发的。
 下面是他书中的一些例子：