|||
警惕热力学的“经典牢笼”
我完全同意李铭老师提出来的文字表达式 “非耗散+ 准静态 = 可逆”。实际上应该表达为 经典热力学认为:“非耗散 = 可逆”。李老师已经把问题的一半解决了。留下来的另一半应该由我来解决。 即 现代热力学认为:“非耗散 ≠ 可逆”。
于是什么是 “现代热力学”的问题就应该由我回答了。答案就在我的两篇博文“扩展卡诺定理”和 “克劳修斯的“补偿”中。克劳修斯的“补偿”现在就称为“热力学耦合”,
1865年克劳修斯的原话是:
第二基础原理,在我所给出的形式中,断定所有在自然界中的转变可以按一定的方向, 就是我已经假定是正的方向, 不需要补偿地由它们自己进行;但是对相反的方向,就是负的方向,它们就只可能在同时发生的正转变的补偿下进行。
显然,克劳修斯所讨论的体系中至少包含两个(或两类)过程:1. “正的方向”的“不需要补偿地由它们自己进行”的自发不可逆过程;和2. “负的方向”的“在同时发生的正转变的补偿下进行”的非自发不可逆过程。
用熵产生的数学式来表达,就是[diS1 < 0, diS2 > 0 & diS ³ 0]。这就是“现代热力学”(狭义的)。其中,非自发过程的熵产生是负耗散的,即diS1 < 0;自发过程的熵产生是正耗散的,即diS2 > 0;而经过补偿以后体系的熵产生仍然不可能是负耗散的,即 diS = (diS1 + diS2) ³ 0。
现代热力学(狭义的)就是处理多个不可逆过程相互耦合(又称“补偿”)复杂体系的热力学。因此现代热力学认为,“非耗散”(狭义的)就是两个不可逆过程的正耗散和负耗散恰好补偿的体系,即[diS1 < 0, diS2 > 0 & diS = 0] 。当然还是“不可逆”。
把我的三段论用式子来表达:
“不可逆”≠“可逆”,
“非耗散”可以是“不可逆”,
所以,“非耗散”≠“可逆”。
正如我在“经典牢笼”博文中所说:“在经典热力学中, 过程的熵产生diSp永远等于体系的熵产生diS, 经典热力学第二定律的数学表达式就应该是: diSp ≡ diS ≥ 0.” 也就是说, 在经典热力学中,或者说在“经典牢笼”中,总是把体系和过程当成是一回事,只考虑单一过程的简单体系。更严格地说经典热力学只考虑非耦合(又称无补偿)体系。因此,经典热力学认为:“非耗散 = 可逆”。这个结论只适用于经典热力学的对象,而不是普适的。
千万注意:这个“经典牢笼”可能还笼罩着我们,甚至要经历一代人。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-8-17 06:25
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社