热力学论文 热力学第二定律的几点认识

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1、热力学第二定律的几点认识摘要：热力学第二定律是热力学中最核心和最本质的原理之一，其应用的领域已经远远超出了热力学而扩展到了人类的其他认知领域。其原因在于热力学第二定律深刻地揭示了世界的本质，使得人类对外部世界有了更深入地理解。文章从热力学最基本的概念入手，联系到生活实际，结合自己的学习生活经历探讨对热力学第二定律的认识。联系到热力学的发展历程，介绍热力学第二定律的形成并试图揭示其本质。关键词：热力学体系；准静态过程；可逆反应；熵SomeUnderstandingsOfTheSecondLawOfThermodynamicsAbstra

2、ct:Thermodynamicssecondlawofthermodynamicsisthemostcentralandmostessentialprinciple.Itsapplicationsfarbeyondthefieldofthermodynamicsandextendedtootherhumancognitiveareas.Thereasonisthatthesecondlawofthermodynamicsrevealstheprofoundessenceoftheworld,makinghumanbeingshave

3、abetterunderstandingontheoutsideworld.Articlesfromthebasicthermodynamicconcept,linkedtoreallife,combinedwiththeirownlifeexperiencesoflearningthesecondlawofthermodynamicsunderstanding.Linkedtothethermodynamicsofthedevelopmentprocess,describestheformationofthesecondlawoft

4、hermodynamics,andtrytorevealitsessence.Keywords:Thermodynamicsystem;Quasi-staticprocess;Reversiblereaction;Entropy热力学研究的对象被称之为热力学体系，也简称热力系。要成为热力系必须满足两个条件：一是所研究的系统是有限的；二是组成该系统的微观粒子是大量的。在宏观与微观之间有着鲜明地分别，同时也存在着广泛而深刻地联系。在宏观现象中能找到微观机理，在微观现象中也能够找到宏观表现。热力系是由大量微观粒子组成的系统，其状态取决于微观

5、粒子的热运动，而宏观表现为大量微观粒子的统计平均值。热力系中存在一个特殊的状态，大量微观粒子的热运动混乱程度达到最大，也就是内部微观粒子的运动可以看成各向同性。这也就是玻尔兹曼统计中所说的最概然状态，其宏观表现为各种描述宏观现象的状态参数不再随着时间变化，除非有外力改变这个状态。我们称之为平衡态，古典热力学的研究绝大多数就是建立在平衡态的基础之上的。严格来说，只有在平衡状态下热力系才有确定地状态参数，也就是说状态参数只有针对平衡态才是有意义的。因此，热力系的状态方程都是建立在平衡状态之下的。当热力系外界条件发生变化时，或者有能量交换或

6、者有物质交换，其平衡状态就要被破坏。但是，热力系的性质之一就是要趋向于热平衡状态的方向运动，因此平衡的打破和建立之间就会有一个时间差。和外界变化的速度比起来，微观粒子的运动是非常迅速的，也就是系统在受到一般的影响时其内部由平衡被打破到建立新的平衡所用的时间是非常少的。因此，如果热力系受到及其缓慢地外界影响，并且忽略系统内部的不平衡因素如摩擦和不等温传热6，那么热力系的运动是可逆的。这里引出了可逆反应，与之密切关联的是准静态过程。热力系有一个平衡态变化到另外一个平衡态时，中间经历的每一部并不都是严格的平衡态，但是在一定情况下例如该过程是

7、经过及其缓慢地变化那么可以近似地把每一步看成平衡态，这样的一个过程就叫做准静态过程。关于可逆过程，我们可以参考其他资料上对它的说明。“要使过程可逆，必须使正过程和逆过程中相应的态具有相同的参量。换句话说，必须使过程在反向进行时，每一步都是正过程相应的一步的重复。也就是说这个过程在时间反演t=─t时具有不变性。因为在当t=─t时，正过程变成了逆过程。在热力学中，这只有在准静态无摩擦的情况下才有可能。因为对于准静态过程，过程中的每一步，体系都处在平衡态，参量都具有同样确定的数值。又因为是无摩擦的，体系的压强和外界的压强在任何时刻都具有相同

8、的数值，因而正过程和逆过程所作的功大小相等，符号相反，总的结果为零。”与准静态过程和可逆过程比较接近的自发过程也是一个很重要的概念。在热力学系统中发生的现象都可以分为自发过程和非自发过程。自发过程是不借助于外部的力量仅凭