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经典热力学通常只研究封闭系统内发生热力学过程的自发性,为有效应用熵增原理[1],必须将封闭系统与其环境构成一新的隔离系统,则: dSIso=dSClo+dSsur (1)
式(1)中dSIso代表隔离系统熵变,dSClo代表封闭系统熵变,dSsur代表封闭系统环境的熵变.
由熵增原理可知:
①dSIso 〉0,则封闭系统过程自发;
②dSIso〈0, 则封闭系统过程非自发;
③dSIso =0,则封闭系统过程平衡.
本文拟提出上述推演过程存在的热力学逻辑缺陷.
1. 隔离系统与热传递
隔离系统也称孤立系统,是指系统与环境之间既不存在物质交换,也不存在能量(热量及功)交换.
平衡态热力学[2]认为热量是系统状态改变时,用于改变系统无序(混乱)度的(系统与环境之间的)能量传递形式,记为:δQ≡T·dS.
由上可知:只要某热力学过程系统的规定熵发生改变,即:dS≠0,则系统与环境之间一定存在热量交换,该系统也一定不是隔离系统.
2. 熵增原理的认识误区
由熵增原理可知“dSIso 〉0,封闭系统过程自发”. 此时:T·dSIso≠0.
“T·dSIso”是热量吗?
如果是?这部分能量去哪里了?
此时封闭系统与其环境构成的系统,还是隔离系统吗?
熵增原理还成立吗?
通常认为热力学是一门结构相对严谨的学科,在目前对热量、功等基本热力学概念尚存争议的前提下,热力学的大厦已经构建了起来,难免会出现一些问题.
3.结论
热力学仍是一门方兴未艾的学科,希望能有更多的研究与关注。
参考文献
[1]天津大学物理化学教研室编. 刘俊吉,周亚平,李松林修订.物理化学,第五版/上册.北京:高等教育出版社, 2009,5:108.
[2]余高奇. 热力学第一定律研究. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666.科学网博客,2021,8 .
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