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熵是一种物质吗熵是一种物质还是概念?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/07 16:15:51
熵是一种物质吗
熵是一种物质还是概念?
熵(entropy)指的是体系的混乱的程度,是一个概念.物理学上指热能除以温度所得的商,标志热量转化为功的程度.
对于绝热过程Q=0,故S≥0,即系统的熵在可逆绝热过程中不变,在不可逆绝热过程中单调增大.这就是熵增加原理.由于孤立系统内部的一切变化与外界无关,必然是绝热过程,所以熵增加原理也可表为:一个孤立系统的熵永远不会减少.它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态,其熵单调增大,当系统达到平衡态时,熵达到最大值.熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度,熵增加原理就是热力学第二定律.
如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环,可得出   ∑(δQi/Ti)r=0 (1)   即任意的可逆循环过程的热温商之和为零.其中,δQi为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量;Ti为任意无限小可逆循环中系统的温度.上式也可写成    ∮(δQr/T)=0 (2)   克劳修斯总结了这一规律,称这个状态函数为“熵”,用S来表示,即   dS=δQr/T (3)   对于不可逆过程,则可得   dS>δQr/T (4)   或 dS-δQr/T>0 (5)   这就是克劳修斯不等式,表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后,系统的熵变大于过程中的热温商.对于任一过程(包括可逆与不可逆过程),则有   dS-δQ/T≥0 (6)   式中:不等号适用于不可逆过程,等号适用于可逆过程.由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征,而可逆过程的每一步微小变化,都无限接近于平衡状态,因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度.因此,上式也可作为判断这一过程自发与否的判据,称为“熵判据”.  对于绝热过程,δQ=0,代入上式,  dSj≥0 (7)   由此可见,在绝热过程中,系统的熵值永不减少.其中,对于可逆的绝热过程,dSj=0,即系统的熵值不变;对于不可逆的绝热过程,dSj>0,即系统的熵值增加.这就是“熵增原理”,是热力学第二定律的数学表述,即在隔离或绝热条件下,系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向,直到熵值达到最大值,此时系统达到平衡状态.