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作者: 王季陶
先引一段引文:
M.W. Zemansky, R.H. Duttman, Heat and Thermodynamics, McGraw-Hill. 1981. 中译本, 刘皇风, 陈秉乾, 热学和热力学, 科学出版社, 1987, p170.
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6-7 开尔文-普朗克表述与克劳修斯表述的等效性
我们采用下列符号:
K = 开尔文-普朗克表述正确
−K = 开尔文-普朗克表述不正确
C = 克劳修斯表述正确
−C = 克劳修斯表述不正确
两个命题或表述, 如果一个正确蕴含第二个正确, 而二个正确蕴含第一个正确, 则称这两个命题或表述相当. 用符号 É 表示 “蕴涵”, 符号 ≡ 代表相当. 那么, 根据定义,
当 K É C, 且 C É K
时, K ≡ C.
容易证明, 当
−K É −C, 且 −C É −K
时, K ≡ C.
这样一来, 为了证明 K 和C 相当, 就必须证明, 违反一种表述必然违反另一种表述, 而且反之也然.
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我估计: 【科普】热力学第二定律: 1. 一句完整的表述博文中刘全慧老师评论所说:
“zemansky, heat and thermodynamics,关于第三定律的表述前,就专门讲了一段逻辑学。” 其中 “第三定律”应该改成 “第二定律”. 因为所在的章题是: “第六章 热机、致冷机与热力学第二定律”. 这本中译本和Zemansky, Heat and Thermodynamics, (1957)英文版 都在我身边.
Zemansky一书中根本没有介绍1865年Clausius的热力学第二定律完整表述. 因此仅仅涉及简单系统的两种不同的表述, 这是完全正确的. 但是刘老师不恰当地把它用于【科普】热力学第二定律: 1. 一句完整的表述的评论中.
以下是我回给其他老师的email相关讨论, 我相信就是和刘老师当面我也会如此讨论. 因为热力学第二定律实在太基础, 太重要了.
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…
你说到: “刘全慧对热力学应该有所研究,不过他关注的是量子力学,对于涉及开放系统的热力学耦合实质似乎不感兴趣,所以对于Clausius 的有关论述只是从字面上,从形式逻辑命题真值关系--逆否命题去理解,没有进一步去推敲Clausius超越他时代的伟大贡献.”
按照Zemansky的两种不同符号: 相当“≡”和 蕴涵“É”, 两者一混淆, 就会犯原则性逻辑错误.背后还有深层的原因!
[1]刘全慧 2012-9-20 07:31
一个命题为真,则逆反命题为真。
克劳修斯(Clausius)表述: 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响.
逆反命题:如果有其它影响,就可以把热从低温物体传到高温物体。
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zemansky, heat and thermodynamics, 关于第三定律的表述前,就专门讲了一段逻辑学。
博主回复(2012-9-24 04:35):恕我直言, 您的错误在于: 整体可以包容局部, 而局部不能包容整体. 它们之间完全不是逆反的关系!"
Clausius1865年完整表述的上半句可以包容教科书中的两种表述, 也可以用它们作为上半句简单系统的实例; 但是决不能反过来! 根本就无法引入复杂系统的"补偿"(或称"耦合")的重要基本概念.
不信就请您自己试一下.
博主回复(2012-9-20 10:54):热力学的系统和外界(又称环境)是有严格定义, 决不能混淆.
克劳修斯1950年前后的表述: "不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响."是正确. 它和克劳修斯1865年完整热力学第二定律的上半句是等价的. 但是克劳修斯1865年完整热力学第二定律的下半句决不是上半句的逆过程!
热力学教材和老师经常举例说: 电冰箱在外界提供电能就可以使冰箱内的热量从低温传到外界的室温, 这才是"不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响."的逆过程.
热力学非常严谨, 千万不要犯混淆系统和外界(又称环境)的差错!
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请注意: 刘全慧老师并没有勇于承认目前热二律的两种讲法的不完整性,试图: 逆反一下似乎就可以得到Clausius的完整表述. 因为我的第一篇【科普】的题目就是: 【科普】热力学第二定律: 1. 一句完整的表述!
我的第一次回复, 先 "就事(用电冰箱)论事地摆事实讲道理", 指出他的混淆: " 热力学非常严谨, 千万不要犯混淆系统和外界(又称环境)的差错!". 然后再次回复就直接指出错误: "恕我直言, 您的错误在于: 整体可以包容局部, 而局部不能包容整体. 它们之间完全不是逆反的关系!"
第二篇【科普】热力学第二定律:2. Great 克劳修斯中主要内容就是针对这类差错来进一步阐明. 刘老师也推荐, 一定也在进步, 但是对这类差错必须引起广泛的注意.
你对他的分析没错, 但是没有抓住深层原因. 我相信他决不会说, 也不会承认: 他对热力学第二定律(包括开放体系, 热力学耦合等)不关心或不感兴趣,
供参考.
王季陶
21012-10-5
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