《工程热力学》教学心得2022-27

2022-12-17定稿

王安良

按：5:00（12.17）起床，读书^[1][2]。

继2022-26：https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2071524&do=blog&id=1367710；

2022-12-14，祝老师安排了答疑，并准备了冬至的线上考试的演练，考试时间是2022-12-22。

上篇意犹未尽，尤其是关于化学热力学及热力学第二定律方面。

本学期跟往年一样，我们主讲内容是教材的前十一章，第十二章算是课外阅读材料。

《工程热力学》^[1]

第12章：化学热力学基础

概述；

热力学第一定律在反应系统中的应用；

化学反应过程的热力学第一定律分析；

化学反应过程的热力学第二定律分析；

化学平衡；

热力学第三定律；

绝对熵及其应用。

教学心得

续修上篇：克劳修斯熵、玻尔兹曼熵、香农熵，等等，屡试不爽的“创新”层出不穷——证明它们的“等价”性。本质上，大多数人是混淆了热熵和“功熵”，是功利的“功”，而非牛顿力“功”，更非“热熵”——热爱的“热”。

“等价性”的术语来自教材[2]，前言Ⅲ：

{……尤其清晰地给出了克劳修斯熵与玻尔兹曼熵的等价性的论证，避免“物理学^家自说自话”的误解和学术上有“一言堂”或“强词夺理”甚至“无理取闹”的嫌疑……}

还好，本书[2]同一页还有：

{……加上作者水平所限，书中一定存在很多不妥和错误之处，恳请读者不吝赐教……}

鄙人不敢言：刘教授对“等价性”的“论证”有何“不妥”或“错误”，也谈不上“自话自说”，亦非“一言堂”或“强词夺理”，更不是“物-理-去-闹”。

也许有那么点点“咬文嚼字”罢了。有物理学家不就出了系列《物理学咬文嚼字》^[3]吗？

等价性，等效性，等量性，这三个词的起源和进化有待“论证”，尤其是等价与等效。由此，引出了“相等”、“全等”、“约等”、“似等”、“全同”和“相似”一些词语。数学上有三、四个符号：＝、≡、≈。

附带词：论述、论证和证明；验证、检验、相互印证。

数学上有些名词也许“相关”：充分证据，必要条件，充要条件与证明关系。

还有所谓的“牛顿发现”和“爱因斯坦发明”，科学、技术、乃至科技学。

记得另有“片”鼓吹博文：王浩先生是对现代西方哲学做出唯一贡献的中国人。老王先生若“看”到这么一句毫无“逻辑”的句子——定会羞愧难当的。

简言之，首先辨析：等价性的物理含义是什么？

词面意思也许是，相等、评价（价值）及性质（性能）的综合。还需从“物理”上回答：

1 克劳修斯熵是什么？

2 玻尔兹曼熵是什么？

它俩（数值或数学）上相等吗？在某些甚至大多数条件下，克劳修斯熵=玻尔兹曼熵，没什么物理上的问题。但要说其等“价值”或性质相同，愚有疑问。

也许是，玻尔兹曼本人困惑的原因之一？！

显然，我仅有疑问，并不困惑，也没有兴趣进一步“论证”其等价性——此乃物理学家的事情；且怀疑“证明”其等价性是否有创新意义。

更直接点，热熵与概率熵可以建立联系（所谓的等价关系）乃至“纠缠”，实没必要“性”；玻尔兹曼熵是热力学熵发展的一个“分叉”点。

其实，书中还有一段对“等价性”的拓展解释^[2]p197：

{……需要证明开尔文表述与克劳修斯表述之间的等价性。按照逻辑学原理，两种表述完全等价意味着，如果一种表述正确，另一种表述也必然正确；如果一种表述错误，另一种表述也就不正确……}

这里就涉及到逻辑学，尤其是反证法和循环论证。

所以，“等价性”论证是个咬文爵字问题，属于语言学和逻辑学的交叉。

参考文献

[1] 朱明善，刘颖，林兆庄，彭晓峰编著，史琳，吴晓敏，段远源改编，工程热力学，清华大学出版社，2011

[2] 刘玉鑫编著，热学，北京大学出版社，2016

[3] https://baike.baidu.com/item/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6%E5%92%AC%E6%96%87%E5%9A%BC%E5%AD%97/12455210?fr=aladdin

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