现代热力学—我的三段论

  

1.      四个基本概念

“可逆”（的能量转换）从平衡初态到平衡终态再回到初态而不留下任何其他变化，数学表达式为[d_iS₁ = 0, d_iS₂ = 0 & d_iS = 0]或[d_iS_{p（过程）} = d_iS = 0]。

“不可逆”（的能量转换）从平衡初态到平衡终态再回到初态而留下任何其他变化，数学表达式为[d_iS_{p（过程）} = d_iS > 0]。

“非耗散”（的能量转换）从非平衡初态到非平衡终态而没有可利用能量相关的消耗和散失,数学表达式为[d_iS₁ < 0, d_iS₂ > 0 & d_iS = 0]。

“耗散”（的能量转换）从非平衡初态到非平衡终态而产生可利用能量相关的消耗和散失,[d_iS₁ < 0, d_iS₂ > 0 & d_iS > 0]。

[注：本博文中使用的“非耗散”一词都是狭义的，广义的“非耗散”定义可以是：从初态到终态而没有可利用能量相关的消耗和散失,数学表达式为[d_iS₁ ≤ 0, d_iS₂ ≥ 0 & d_iS = 0]。]。这样就可以把“可逆”作为“非耗散”的特例

规则1. 在一个三段论中，必须有而且只能有三个不同的概念。

本次讨论只使用前三个。为简化括号中（的能量转换）文字在以下讨论中被省略。

 

2.      问题的焦点：

两张图的差别焦点是“非耗散”和“不可逆”的关系

关键在于“非耗散”是否可能是“不可逆”。

 

1.      我的三段论

“不可逆”不能等同于“可逆”，

“非耗散”可以是“不可逆”，

所以，“非耗散”不能等同于“可逆”。

 

第一段，  即大前提：“不可逆”不能等同于“可逆”，由中项M（“不可逆”）和大项P（不能等同于“可逆”）组成，并且是周延的，即没有例外的。这是否定的大前提。

第二段，  即小前提：“非耗散”可以是“不可逆”，由小项S（“非耗散”）和中项M（“不可逆”）组成。“可以是”不周延的，即只要有个别例子就行。这不是否定的小前提，符合规则4. 两个否定前提不能推出结论。也符合规则2.中项在前提中至少必须周延一次。

第三段，  即结论：“非耗散”不能等同于“可逆”。由主项即小项S（“非耗散”）和谓项即大项P（不能等同于“可逆”）组成。 结论是否定的，符合规则4.前提之一是否定的，结论也应当是否定的。

 

2.      我主张我举证

例1. 理想的极限非耗散太阳能电池（即100%的可利用能量转换效率）是不可逆的，也符合热力学第二定律。

例2. 理想的的极限非耗散燃料电池（即100%的可利用能量转换效率）是不可逆的，也符合热力学第二定律。

这样的例子太多了。对理想极限的非耗散（或可逆）蒸汽机就也是可利用能量的100%的转换效率，但是这个可利用能量转换的100%结果仅仅相当于卡诺热机的热功转换效率，否则就违反热力学第二定律。因此区别“非耗散”和 “可逆”

就很有意义。自然界大量宏观变化都是从非平衡态到另一个非平衡态，根本无法想象理想的极限为“可逆”，这是根本不需要的。这样一下子就把思想从经典热力学中解放出来。

 

5. 以上讨论不用任何假定，只是证明图（a）的见解正确，证明图（b）的见解不正确。一定要把“非耗散”和“可逆”区别对待。这也是我第一次采用三段论，如有使用不当或错误，欢迎拍砖。

2010年4月7日根据曹天德的批评把“非耗散”的定义写得更明确。

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