熵、熵增加原理与热力学第二定律

自然过程都有一定的方向和限度,它们不可能向相反的方向进行。如热量只能自动地从高温物体传向低温物体,直到两物体温度相等时为止,表明了热传导过程是不可逆的。又如气体的自由膨胀过程;多孔塞实验中的节流过程;气体的扩散过程等,都是不可逆过程。自然界中的不可逆过程的种类是无穷的。自发过程的不可逆性与过程的初态和终态间存在着一种必然的内在联系,用数学形式表达这种联系归结为寻求一个新的态函数——熵,用以判断过程的方向。下面我们就熵、熵增加原理及其与热力学第二定律的内在联系作以详细的探讨。     

不可逆过程进行速率问题的数学模型及应用

根据非平衡系统的局域平衡假设,参照不可逆热力学对熵流与局域熵密度增加率研究方法,提出了一个计算不可逆过程速率的数学模型,推出了该模型下的吉布斯函数流密度与局域吉布斯函数减小率表达式,并应用于扩散过程,对其进行的速率问题作了计算,把它们和相应的熵增加率作比较和讨论.说明用辅助热力学函数G来研究扩散不可逆过程进行的速率问题也是可行的.     

理想气体绝热自由膨胀过程及其在热统教学中的应用

热力学及统计物理学的教学中，熵、等概率原理的教学具有一定难度。运用理想气体绝热自由膨胀的实例，可以化难为简，收到满意的效果。     

理想气体绝热自由膨胀过程及其在热统教学中的应用

热力学及统计物理学的教学中，熵、等概率原理的教学具有一定难度。运用理想气体绝热自由膨胀的实例，可以化难为简，收到满意的效果。     

关于吉布斯自由能判据的讨论

吉布斯自由能判据是热力学中封闭体系变化方向及限度的判据之一.物理化学教科书通常是这样导出该判据的:将吉布斯自由能定义式代入热力学第一定律和第二定律联合表达式,得到等温等压下变化过程可逆性判据,即—(dG)_t,p≥δW′(1)等式表示可逆过程,不等式表示不可逆过程.令δW′=0则(dG)_t,p≤0(2)(2)式即一般教材中吉布斯自由能判据的表述式,其含义为:在等温等压下,体系不做非膨胀功,任其自然,则自发变化总是向吉布斯自由能减少的方向进行,直至体系达到平衡.(2)式中不等式表示自发交化,等式表示体系处于平衡状态.应该注意(2)式是在不做非膨胀功即δW′=0的前提下导出的,因此该式仅适用于     

浅谈热力学第二定律

从热力学第二定律的产生谈起,阐述自然界所发生的一切宏观过程都是不可逆过程,即热力学第二定律的实质.     

熵及其物理意义

引言 熵是热力学中一个重要的态函数,热力学第二定律指出了态函数的存在,当热力学系统的状态发生无限小变化时,其熵变为 ds≥(?)Q/T (1)式中(?)Q是系统从温度为了的热源吸收的热量,等号对应于可逆过程,不等号对应于不可逆过程。当(?)Q=0时,(1)式变为 ds≥0 (2) 由此可见,在绝热过程中,系统的熵永不减少,在可逆绝热过程中,熵的数值不变,在不可逆绝热过程中,系统的熵总是增加。这个结论称为熵增加原理,也是热力学第二定律的数学表述。 根据熵增加原理,任何自发的不可逆过程,只能向熵增加的方向进行,于是熵函数给予了判断不可逆方向的共同准则,上述结论无论系统是处在平衡状态还是非平衡状态都是成立的,而熵是     

对热力学过程性质的探讨

叙述了体系中热力学可逆与不可逆过程,自发与非自发过程的特征,讨论了一定条件下,热力学状态函数S、F、G作为过程可逆与否,以及方向和限度的判据。     

如何讲解熵和熵增原理

热力学的核心问题是热力学第二定律,第二定律的中心问题是熵,而熵的概念是最难理解的物理概念之一。 怎样讲述熵和熵增加原理,才能使学生易于理解熵的概念,这是一个值得推敲的问题。 我们首先由过程的不可逆性予言熵的存在,为此先讲 A、可逆过程与不可逆过程 可逆过程:一个热力学系统从初态a出发,历经一系列中间态达到状态b;同时系统的外界也从状态A历经一系列中间态达到状态B。如果系统可以从状态b出发,以相反的次序历经原过程(a→b)中的各个中间态返回到状态a,同时系统的外界也以相反的次序历经原过程(A→B)中的各个中间态由状态B出发也返回到状态A,我们称这样的过程(a,A)→(b,B)为可逆过程。否则是不可逆过程。可逆过程是一种理想的过程,只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。一切实际过程都是不可逆过程。如:     

理想气体的膨胀功浅析

在物理化学和化学热力学中,理想气体作为所研究的对象,经常地出现在教科书及其习题中。而理想气体的膨胀功又是经常所涉及到的一个问题。但对理想气体的膨胀功尤其是绝热过程的绝热可逆膨胀功和绝热不可逆膨胀功的比较,许多教科书要么是条件讲的比较含糊)要么是从一个具体的例题通过计算得到等温可逆膨胀功大于绝热可逆膨胀功,绝热可逆膨胀功大于绝热不可逆膨胀功,这未免显得有些勉强。笔者下面拟从数学上推导,得到一般性的结论,使其具有普遍性的意义。     

教学中几类熵变问题的计算和探讨

熵是物理学中的一个重要概念。对热力学不可逆过程中熵变的计算方法进行了讨论,以气体膨胀、热传导、物体加热冷却、气体混合等过程为例分析了熵变的计算方法。对教学中学生理解熵的概念和熵变的计算起到了一定的作用。     

热力学熵函数的引入及熵变计算

阐述了热力学熵函数的定义,并对热力学系统的不可逆过程的熵变计算作了充分的讨论。     

斯特林热机的功率特性

考虑热阻和有限速率过程等不可逆因素的影响 ,根据有限时间热力学的分析方法讨论了斯特林热机的功率特性 ,并得出了其最大功率的条件 .     

绝热自由膨胀实验的理论探讨

应用改进的绝热自由膨胀实验装置,分析了焦耳系数描述的有效性,按照热力学理论分别计算了几种气体的焦耳系数.理论上预言了各种气体经绝热自由膨胀后温度的变化,并从气体内能和分子力的角度给出了其微观解释.     

Second Law of Thermodynamics Analysis of TranscriticalCarbon Dioxide Refrigeration Cycle

In order to identify the locations of irreversible loss within the transcritical carbon dioxide refrigeration cycle with an expansion turbine, a method with respect to the second law of thermodynamics based on exergy analysis model is applied. The effects of heat rejection pressures, outlet temperatures of gas cooler and evaporating temperatures on the exergy loss, exergy efficiency and the coefficient of performance (COP) of the expansion turbine cycle are analyzed. It is found that the great percentages of exergy losses take place in the gas cooler and compressor. Moreover, heat rejection pressures, outlet temperatures of gas cooler and evaporating temperatures have strong influence on the exergy efficiency, COP and the exergy loss of each component. The analysis shows that there exists an optimal heat rejection pressure corresponding to the maximum exergy efficiency and COP, respectively. The results are of significance in providing theoretical basis for optimal design and the control of the transcritical carbon dioxide system with an expansion turbine.     

热扩散过程最小熵产生定理的推导与讨论

介绍单纯热传导过程和单纯扩散过程的最小熵产生定理,推导存在两个耦合的热扩散不可逆过程的局域熵产生率和最小熵产生定理表达式.证明了热扩散过程的最小熵产生率是流和力成线性关系且热流动力是常数的非平衡定态过程.     

Adsorption characteristics of activated carbon derived from scrap tires for malachite green: Influence of small organics

The influence of small organics on the adsorption characteristics of activated carbon produced from industrial pyrolytic tire char（APTC）for malachite green（MG） was investigated by a batch method. Phenol was chosen as the representative of small organics. The effects of phenol on adsorption equilibrium, kinetics and thermodynamics were studied systematically. The results indicate that APTC is a potential adsorbent for MG. The presence of phenol decreases the adsorption capacity of APTC for MG, but improves the rate of adsorption, while the adsorption characteristics, such as equilibrium, kinetics and thermodynamics are not affected by phenol. The adsorption equilibrium data follow Langmuir isotherm and the kinetic data are well described by the pseudo-second-order kinetic model. The adsorption process follows intra-particle diffusion model and the adsorption rate is determined by more than one process. Thermodynamic study shows that the adsorption is an endothermic and spontaneous physisorption process.     

基于工业化回收的天然气压力能热力学研究

目前对于天然气长输管线在门站节流降压过程中压力能发电等机械功利用的研究比较少,缺乏系统解决方案。通过分析透平膨胀过程中降的构成,从热力学第二定律角度对管输天然气做功能力做了理论分析和定量计算,得出了温度、压力、化学的计算方法和透平膨胀输出轴功极限能力的评价因子。结合天然气压力能利用的未来要求,从机电一体化角度提出了该领域基于总能系统理论的多学科的研究思路。     

热力学第二定律的统计意义

势力学第二定律具有极广泛和深远的意义。本文从几率概含入手讨论热力学第二定律的微观本质。