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删除 回复 [12]insuye  2012-6-23 21:26

下面是一位知名理论物理学家的感悟，他知道自己不懂热力学（所指应当是经典热力学），大多数学者应当是2.0版，不知道自己不懂热力学。

Thermodynamics is a funny subject.
The first time you go through it, you don't understand it at all.
The second time you go through it, you think you understand it, except for one or two small points.
The third time you go through it, you know you don't understand it, but by that time you are so used to it, it doesn't bother you any more.

博主回复(2012-6-24 00:41)：谢谢. 深有感受, 但是我不知道这位知名理论物理学家的名字和这段话的出处. 请施教!

删除 回复 [11]insuye  2012-6-21 16:41

1、我不介意您的答非所问，问题2本来就没有现成答案，物理学家们在这个问题上也是晕晕糊糊。

2、dS=dQ/T是克氏定义的微分形式，所以无必要解释是否为熵增。

3、熵增包含了“能量退化”的内容，但不是全部。举个例子吧，理想气体自由膨胀从体积A到B，熵增为（nR/V）dV从A到B的积分，跟能量退化没关系，这个式子中不涉及与能量有关的变量。

将不可逆过程的熵增解释为能量的退化算是一种流行的说法，不幸的是，这是一种片面的理解，因为除了能量的退化，不可逆过程的熵增还包括其他形式的损耗。而且，在其他形式“损耗”的补偿下，不可逆过程的熵增允许“能量的进化”，例如气体膨胀做功。

博主回复(2012-6-21 20:50)：1., 2. dS=dQ/T 究竟是 "熵"的定义还是 "熵增"的定义, 任何人都能明白的. 两者千万混淆不得. 按我的记忆可能在Zmansky一书中有讨论.
3. 就按您的例子: [理想气体自由膨胀从体积A到B，熵增为（nR/V）dV从A到B的积分] 设理想气体: 1mol, A=1, B=10. 结果Delta S = (W)max/T = 19.14 J K-1.[参见傅献彩:物理化学, 第四版, p. 112] 这是根据等温可逆过程来计算的. 即等温可逆膨胀时可以作功为 (19.14xT) J 的有用功. 但是 1mol 理想气体自由膨胀从体积1到10倍时，什么功也没有做! 这跟能量退化有没有关系? 这个计算式子中涉及与能量有关的变花是定量的。

删除 回复 [10]insuye  2012-6-21 14:39

1、热力学本身连“熵是什么？”都解释不了，所以不可能在这样的条件下给出完整的物理图像。因为不可逆过程实际上有多种不同的基本类型，完备的表述要求的是一个综述，是一个综述型的物理图像，而不是列举一些具体过程。

2、那就提一个简单系统的问题吧，看看这个问题谁能说清楚。我不介意承认自己在这个问题上糊涂过。

熵的克氏定义是dS=dQ/T，必须附加的条件是可逆过程，而按照恰当微分的数学理论，恰当微分的定义不允许附加任何路径限制，当然也包括不允许可逆路径的限制。也就是说克氏定义必须附加可逆过程的限制从恰当微分（或状态函数）的数学理论角度来看是不允许的。

汪志诚先生在他的《热统》教科书中数次强调指出：“dQ存在积分因子不是一个数学结论而是根据热力学第二定律得出的物理结论”。也就是说dQ/T是一个恰当微分的结论在数学上是无法证明的，也就是说dQ/T作为一个状态函数的定义在数学上是无法证明的。

这个矛盾怎么解释？

现在的答案大概就是：

恩，哈，应当，所以，※，←，↑，№，…，句号

博主回复(2012-6-21 15:41)：这次的评论比前一次深入多了, 很好的. 我们共同讨论, 发现我有什么不对, 就请直接指出.
1. 熵是一个态函数. 通常不用它的绝对值作为判据. 只有孤立系统的熵增才是有效能量耗散的判据. 不信请看傅献彩: 物理化学, 第四版, 109页, "熵和无用能"一节. 其中有非常具体的计算和结论: [不可用能的增加, 意味着 "能量的退化",] 并且指明: [这个结论首先是由开尔文得到的, 他称之为"能量退化原理". ]
2. 请注意: [dS=dQ/T]是"熵增"的定义, 而不是"熵"的定义, 确实有不少书是这样写的. 数学是解决物理问题的有力工具. "熵增"和"过程"相联系是很正常的.

删除 回复 [9]insuye  2012-6-21 12:08

但是克劳修斯的“完整表述”（以及普朗克的表述）也同样存在问题，主要是这两种表述都是思辨性的，缺少具体的物理图像，所以热力学第二定律的表述作为基本的科学原理还是没有说清楚。

物理学教授们已经习惯于弄不懂热力学第二定律这样一个事实了，反正大家都胡里胡涂，实在回答不了的问题就假装没看见吧----恩，哈，应当，所以，※，←，↑，№，…，句号

在古典理论框架中，热力学至今仍然保持着工程应用学科的初始风格，而没有完成“公理化”。这项工作本该由物理学教授们来完成，因为需要数学物理方法和热力学理论的结合，但恰巧热力学是相当一部分物理学教授的一个弱项。倒是有数学或数学物理背景的学者们做过“公理化热力学”的工作，结果把热力学的物理内容给做没了。所以，继续----

恩，哈，应当，所以，※，←，↑，№，…，句号

博主回复(2012-6-21 12:53)：一定要抓住一点要害, 把问题说清楚.
1. 你说: "缺少具体的物理图像", 我在"高年级本科生可以一学就懂的复杂系统热力学第二定律"的博文所附的PPT课件中举了4个"物理图像"的实例. 请告诉我哪一个不清楚, 我就可以给出回答. 不满意再提.
2. 物理教授们对简单系统的热力学弄得很清楚. 对复杂系统的热力学确实没有弄清楚.
3. Truesdell就写过"公理化热力学"著作, 并不一定就解决问题. 还是要抓住Clausius的热力学第二定律完整表述, 能解决问题!

删除 回复 [8]用户名  2012-6-20 22:08

评论已经被科学网删除

删除 回复 [7]龚明  2012-6-20 22:08

我更加相信你不懂得热力学。

博主回复(2012-6-22 04:37)：昨天看到7楼和8楼接连发表的评论中, 后一条8楼评论已经变成暗红的"评论已经被科学网删除", 但是"用户名"一栏的仍然清晰保留着黑色的人名. 今天一看原来的人名也被删除成暗红"用户名"字样了.
欢迎龚明老师继续提出学术争鸣的评论.

博主回复(2012-6-21 05:06)：谢谢您提出否定的评论意见! 希望您继续提出具体学术理由, 这就是学术争鸣. 可惜8楼的"评论已经被科学网删除" 我就没法看到了!

删除 回复 [6]insuye  2012-6-20 20:46

我不知道有木有人之前说过这话，就暂时算是我的个人观点吧，涵义可先比较正反两种说法：

1、热自发从高温流向低温，反过来就是热不能从低温流向高温而不引起其他变化；
2、理想气体自发膨胀，反过来就是理想气体不能自发收缩而不引起其他变化。
（又出来一个不同表述，用所谓不同说法的等效性证明肯定没错）

热的流动和气体膨胀收缩的物理内容是不同的，引起的变化也不同，用熵的表达式来表示也是不同的两项，也就是说热的流动从物理内容上来讲与气体膨胀收缩完全是两回事，是两种独立过程，所以不能用一种独立过程的表述去涵盖另一种独立过程。热不能从低温流向高温而不引起其他变化并不包含理想气体不能自发收缩而不引起其他变化的物理内容。

完整的热力学第二定律的表述则必须遍及所有的独立过程以及这些独立过程的混合过程，上面两种表述的逻辑关系是并列（有多少种并列的独立表述就说明有多少种基本的不可逆过程），而不是相互包含或等效。

我其实还是非常赞同您的那个diS1和diS2，这是一个很好的问题，值得系统的去研究，比如哪些过程可以独立进行，哪些过程必须附加补偿过程，补偿过程的具体实现途径，基本热力学过程可以分为多少种，不可逆过程又可分为多少种类型，我的一项研究涉及到这一部分。但对有一部分观点不赞同，怕您生大气，木敢讲。

博主回复(2012-6-21 05:18)：Clasius 的分号前半句表述: "第二基础原理, 在我所给出的形式中, 断定在自然界中的所有转变可以按一定的方向, 就是我已经假定是正的方向, 而不需要补偿地由它们自己进行;" 能不能把您的两种自发过程的表述包含在内?  
欢迎您提出不赞同的意见, "但对有一部分观点不赞同，怕您生大气，木敢讲。"是不必要的. 同时一定要摆出学术事实或理由.

删除 回复 [5]insuye  2012-6-20 14:19

严重同意本文观点，教科书的那些说法在误人子弟，Clausius的完整热力学第二定律表述比较准确。热从低温传向高温（其实还不是有补偿的传向高温，而是通过转换过程）是一种过程，热转化为功是一种过程，摩擦生热是一种过程，气体膨胀又是另一种过程，等等。这些过程根本就不是一种类型，怎么能只用一种过程的表述来描写所有变化过程的单向性？所谓几种表述的等效性更是胡扯，那只不过是在说明一种过程所产生的耗散不能用另一种过程无补偿的消除而已。用热从低温传向高温必须有补偿来解释气体膨胀的耗散—--逻辑上是不是有病？

每一种具体过程的表述都不能构成完整的第二定律。

热力学给趋向有序留下了补偿的解释，统计理论连趋向有序的机制都找不到。热统大家都是在糊里糊涂的学哈。

博主回复(2012-6-20 14:38)：确实, Clausius的热二律的完整表述太重要了!
但是不知道 "用热从低温传向高温必须有补偿来解释气体膨胀的耗散—--逻辑上是不是有病？" 这句话的来源和含义?

删除 回复 [4]沈惠川  2012-6-20 11:27

值得深思。

删除 回复 [3]sylwxf  2012-6-20 00:56

老师，您好！
我是作石油行业稠油热采方面研究的，现在主要做数值模拟方面，想扩展自己的研究领域，正学习热力学和传热学知识，请您多指教！！以后会经常看您的博文

博主回复(2012-6-20 01:16)：欢迎你! 多提意见和问题! 包括质疑! 这样才能共同深入下去!

删除 回复 [2]郭文阁  2012-6-19 09:22

本科生研究生内容？他们还是愿意去学雅思培训，可惜了！

博主回复(2012-6-19 09:32)：应该是本科生的内容吧! 老师不教学生也无奈! 学点雅思培训也不错!

删除 回复 [1]吕喆  2012-6-19 08:22

就这，学生们还没学明白呢。。。

博主回复(2012-6-19 09:28)：就这，老师们还没学明白呢