程ds0)(
s0)。
这样我们就有了判断过程演化方向和限度的准则:在孤立系统中或绝热系统中进行的一切不可逆过程都向熵增加的方向演化,直到“熵”函数达到最大值为止,在孤立或绝热条件下,系统自发的由非平衡态趋于平衡态的过程,正是一种“熵”增加的过程,平衡态就是对应最大熵。一定的外部条件,确立系统一定的平衡态,最大“熵”也是指在一定的条件下的最大。例如原先在容器角落的浓集气体分子,会自动地扩散到整个容器,直到气体均匀分布在容器里,在扩散进程中“熵”是逐步增加的,均匀分布对应最大熵,如图所示如图所示,高温热库如图所示T1与低温热库T2之间用一金属杆相连,两者之间就会发生热传导,若传导热量Q,高温热库“熵”变为△S1
QT1
0;低温
T1
热库熵变为△S2
QT2
0,高温热库、
QQ
导热杆、低温热库,构成一个孤立系统,它的总熵变为△S△S1△S2
………………………………………………………
T2
Q(1T21T1)0;足见热传导是
一个不可逆过程,这个过程使得熵增加。二、熵与能源
图一:热传导使熵增加
“熵”的概念一开始就和能的概念关系密切,克劳修斯当初把“熵”定名为e
tropy,是德语“能量”的词冠“e
”和变易的词根“tropie
”相组合。他说:我有意把这个词拼成e
tropy。因为从热力学意义上看,熵与能的关系是这样的:“熵”增加就是意味着系统的能从数量上讲虽然守恒,但是“品质”
f熵、能源与环境保护
第3页共7页
却越来越差,越来越不中用,被用来做功的可能性越来越小,不可用程度越来越高,这个就是能量的“退化”。例如:汽车的轮子与地面摩擦生热的过程是增加熵的过程,摩擦的机械运动变成分子的热运动,机械能变成了热能,虽然能量守恒,但是要让热能做功,再完全自动地变成机械能却无此可能。显然,热能的“品质”要比机械能差,热能的不可用程度要比机械能高,熵的增加意味着能量在“质”的方面发生了“退化”。所以熵和不可用能关系十分密切。而“能源”的本质是指能量的来源。例如:太阳辐射到地球表面上的能量,就是人类使用能量的主要能源。“能源”的第二层含义是能量资源。例如:存在于自然界中的煤,石油,天然气等化石燃料,铀,钍等核燃料,以及生物体等都属于能源;由这些物质加工而成的焦碳,煤气,液化气,煤油,电,沼气等也是能源,前者以现存的形式存在于自然界中,为一次能源,后者为一次能源直接或者间接转换而来的人工能源,为二次能源。能源是r