全球旧事资料 分类
焓和熵的由来
熵S:物理学上指热能除以温度所得的商,标志热量转化为功的程度。熵的单位就是焦耳每开尔文,即JK。熵是热力系内微观粒子无序度的一个量度,熵的变化可以判断热力过程是否为可逆过程。(可逆过程熵不变)热力学能与动能、势能一样,是物体的一个状态量。能量可以转化为功,能量守恒定律宣称,宇宙中的能量必须永远保持相同的值。那么,能够把能量无止境地转化为功吗?既然能量不灭,那么它是否可以一次又一次地转变为功?1824年,法国物理学家卡诺证明:为了作功,在一个系统中热能必须非均匀地分布,系统中某一部分热能的密集程度必须大于平均值,另一部分则小于平均值,所能荼得的功的数量妈决于这种密集程度之差。在作功的同时,这种差异也在减小。当能量均匀分布时,就不能再作功了,尽管此时所有的能量依然还存在着。德国物理学家克劳修斯重新审查了卡诺的工作,根据热传导总是从高温到低温而不能反过来这一事实,在1850年的论文中提出: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。这就是热力学第二定律,能量守恒则是热力学第一定律。1854年,克劳修斯找出了热与温度之间的某一种确定产关系,他证明当能量密集程度的差异减小时,这种关系在数值上总在增加,由于某种原因,他在1856年的论文中将这一关系式称作“熵”(e
tropy。
在作理论分析时,有时用熵的概念比较方便。在自然界发生的许多过程中,有的过程朝一个方向可以自发地进行,而反之则不行。
f例如,一个容器的两边装有温度、压力相同的两种气体,在将中间的隔板抽开后,两种气体会自发地均匀混合,但是,要将它们分离则必须消耗功。混合前后虽然温度、压力不变,但是两种状态是不同的,单用温度与压力不能说明它的状态。两个温度不同的物体相互接触时,高温物体会自发地将热传给低温物体,最后两个物体温度达到相等。但是,相反的过程不会自发地发生。上述现象说明,自然界发生的一些过程是有一定的方向性的,这种过程叫不可逆过程。过程前后的两个状态是不等价的。用什么物理量来度量这种不等价性呢通过研究,找到了“熵”这个物理量。有些过程在理想情况下有可能是可逆的,例如气缸中气体膨胀时举起一个重物做了功,当重物下落时有可能将气体又压缩到原先的状态。根据熵的定义,熵在一个可逆绝热过程的前后是不变的。而对于不可逆的绝热过程,则过程朝熵增大的方向进行。或者说,熵这个物理量可以表示过程的方向性,自然界自发进行的过r
好听全球资料 返回顶部