增熵定理

更新于:2023-08-03 10:46:28

  熵增原理正確的寫法是熵增定律,是指孤立熱力學系統的熵不減少,總是增大或者不變。也就是系統經絕熱過程由一狀態達到另一狀態熵值不減少。熵增原理是適合熱力學孤立體系的,能量守恒定律是描述自然界普遍適用的定律。在熱力學中,熵是系統的狀態函數,它的物理表達式為:S=int;dQ/T或ds=dQ/T。其中,S表示熵,Q表示熱量,T表示溫度。

  該表達式的物理含義是:一個系統的熵等于該系統在一定過程中所吸收(或耗散)的熱量除以它的絕對溫度?梢宰C明,只要有熱量從系統內的高溫物體流向低溫物體,系統的熵就會增加:S=int;dQ1/T1+int;dQ2/T2。

  假設dQ1是高溫物體的熱增量,T1是其絕對溫度;dQ2是低溫物體的熱增量,T2是其絕對溫度,則:dQ1=-dQ2,T1:T2,于是上式推演為:S=|Q2/T2|-|Q1/T1|大于0,這種熵增是一個自發的不可逆過程,而總熵變總是大于零。

  在科學中有三個基本定律,即質量守恒定律,能量守恒定律和電荷守恒定律。質量、能量守恒定律在微觀領域又被推廣為質、能相關定律。質量守恒定律,能量守恒定律和質能相關定律在數學上表示為等式。而熵增定律則是不等式,即在孤立系中,熵增總是大于或等于零(△Sge;0)。在這種等式與不等式的差別中,隱含著深刻的意義。

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