余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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准静态过程假说的逻辑性

已有 3332 次阅读 2024-2-9 17:59 |系统分类:教学心得

       本文拟结合熵增原理,介绍(或探究)准静态过程假说的逻辑性.

  1. 熵增原理

     准静态过程假说的理论基石是熵增原理.

     熵增原理一般可表述为隔离系统的熵变永不减少;具体包括如下三种情况:

    ①dSIso>0,热力学过程自发;

    ②dSIso=0,热力学过程平衡(或可逆过程);

    ③dSIso<0,热力学过程非自发.

    熵增原理阐明了隔离系统中热力学过程的方向;另需明确熵增原理为经验定律,迄今为止仍不能从理论

上证明.

   2. 准静态过程假说

       准静态过程假说将发生热力学过程的封闭系统,与其环境构成一新的隔离系统;并从能量守恒角度分别给

出封闭系统及封闭系统环境熵变的计算公式[1],参见如下式(1)及(2).

       dSCloQ/T1                                   (1)

       dSAmb=[-δQW'+(p-pe)dV]/T2     (2)

      式(1)、(2)中T1T2分别代表封闭系统及封闭系统环境的温度;pe表示环境大气的压强.

     则: dSIso=dSClo+dSAmb

                     =δQ/T1+[-δQW'+(p-pe)dV]/T2 

                     =[δQ·(T2-T1)-T1·δW'+T1·(p-pe)dV]  /(T1·T2)        (3)

     式(3)结合热力学基本方程[2]及熵增原理可得:

    ①对于隔离系统,

      如果dSIso>0,则热力学过程自发;

      如果dSIso=0,则热力学过程处于平衡(或可逆过程);

      如果dSIso<0,则热力学过程非自发.

      以上简称热力学过程自发性判据的S判据.

    ②恒温恒压及环境不提供有效功的前提下,

      如果δW'=dG<0,则封闭系统热力学过程自发;

      如果δW'=dG=0,则封闭系统热力学过程处于平衡(或可逆过程)

      如果δW'=dG>0,则封闭系统热力学过程非自发.

      以上简称热力学过程自发性判据的G判据.

   ③恒温恒容及环境不提供有效功的前提下,

       如果δW'=dA<0,则封闭系统热力学过程自发;

       如果δW'=dA=0,则封闭系统热力学过程处于平衡(或可逆过程);

       如果δW'=dA>0,则封闭系统热力学过程非自发.

       以上简称热力学过程自发性判据的A判据.

       需强调:“SGA”判据,仅是热力学过程发生的必要条件讨论;GA判据中出现的诸如恒温恒压(或

恒容)及环境不提供有效功的前提条件,也仅是为了式(3)数学处理方便主观添加的前提条件;另需明确

温恒压(或恒容)”等条件只能通过范特霍夫平衡箱实现,客观无法呈现.

  3. 结论

SGA”判据,仅是热力学过程发生的必要条件讨论;

⑵自发性判据中出现的“恒温恒压(或恒容)等”是主观设置的前提条件,与热力学过程的客观现无关.

参考文献

[1]余高奇.热力学第二定律研究.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2021,8

[2]余高奇.热力学第一定律研究.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2021,8



https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1421247.html

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