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文檔簡介
1、entropy描述熱力學系統(tǒng)的重要態(tài)函數(shù)之一。嫡的大小反映系統(tǒng)所處狀態(tài)的穩(wěn)定情況,嫡的變化指明熱力學過程進行的方向,嫡為熱力學第二定律提供了定量表述。為了定量表述熱力學第二定律,應該尋找一個在可逆過程中保持不變, 在不 可逆過程中單調(diào)變化的態(tài)函數(shù)??藙谛匏乖谘芯靠ㄖZ熱機時,根據(jù)卡諾定理得出, 對任意循環(huán)過程都有image:嫡1 .jpg ,式中image:嫡2 .jpgq是系統(tǒng)從溫度為 t的熱源吸收的微小熱量,等號和不等號分別對應可逆和不可逆過程。可逆循環(huán) 的image:嫡3 .jpg表明存在著一個態(tài)函數(shù)嫡,定義為 image:嫡 4 .jpg對于絕熱過程q = 0,故s0,即系統(tǒng)的嫡在可逆絕
2、熱過程中不變, 在不可 逆絕熱過程中單調(diào)增大。這就是嫡增加原理。由于孤立系統(tǒng)內(nèi)部的一切變化與外 界無關(guān),必然是絕熱過程,所以嫡增加原理也可表為:一個孤立系統(tǒng)的嫡永遠不 會減少。它表明隨著孤立系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài),其嫡單調(diào)增大,當系統(tǒng)達到平衡態(tài)時,嫡達到最大值。嫡的變化和最大值確定了孤立系統(tǒng)過程進行的方向 和限度,嫡增加原理就是熱力學第二定律。能量是物質(zhì)運動的一種量度,形式多樣,可以相互轉(zhuǎn)換。某種形式的能量如 內(nèi)能越多表明可供轉(zhuǎn)換的潛力越大。 嫡原文的字意是轉(zhuǎn)變,描述內(nèi)能與其他形式 能量自發(fā)轉(zhuǎn)換的方向和轉(zhuǎn)換完成的程度。 隨著轉(zhuǎn)換的進行,系統(tǒng)趨于平衡態(tài),嫡 值越來越大,這表明雖然在此過程中能量
3、總值不變, 但可供利用或轉(zhuǎn)換的能量卻 越來越少了 。內(nèi)能、嫡和熱力學第一、第二定律使人們對與熱運動相聯(lián)系的 能量轉(zhuǎn)換過程的基本特征有了全面完整的認識。從微觀上說,嫡是組成系統(tǒng)的大量微觀粒子無序度的量度, 系統(tǒng)越無序、越 混亂,嫡就越大。熱力學過程不可逆性的微觀本質(zhì)和統(tǒng)計意義就是系統(tǒng)從有序趨 于無序,從概率較小的狀態(tài)趨于概率較大的狀態(tài)。在信息論中,嫡可用作某事件不確定度的量度。 信息量越大,體系結(jié)構(gòu)越規(guī) 則,功能越完善,嫡就越小。利用嫡的概念,可以從理論上研究信息的計量 、傳遞、變換、存儲。此外,嫡在控制論、概率論、數(shù)論、天體物理、生命科學 等領(lǐng)域也都有一定的應用。注:嫡的增加表示系統(tǒng)從幾率小的
4、狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)演變,也就是從比較有規(guī)則、有秩序的狀態(tài)向更無規(guī)則,更無秩序的狀態(tài)演變。始enthalpy熱力學中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個重要狀態(tài)參量,常用符號h表示。對一定質(zhì)量的物質(zhì),始定義為h = u+pv,式中u為物質(zhì)的內(nèi)能,p為壓力,v為體積。 單位質(zhì)量物質(zhì)的始稱為比始,表示為h = u+p/ p ,u為單位質(zhì)量物質(zhì)的內(nèi)能(稱為 比內(nèi)能),p為密度,1/p為單位質(zhì)量物質(zhì)的體積。始具有能量的量綱。一定 質(zhì)量的物質(zhì)按定壓可逆過程由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài),始的增量便等于在此過程中吸入的熱量。氣體的內(nèi)能是氣體分子微觀運動的動能, 其中包括分子的平移動能、分子轉(zhuǎn) 動動能和分子內(nèi)部的振動以及離解能量
5、等。 單原子氣體分子只有平移動能,多原 子氣體分子除具有平移動能外,還有轉(zhuǎn)動和振動能。在熱力學溫度1500k以下,振動和離解能可忽略不計,氣體內(nèi)能只包括平移動能和轉(zhuǎn)動能。 這兩部分能量在 理論上都正比于熱力學溫度 to對于完全氣體(在常溫常壓下,空氣與完全氣體 很相近),定壓比熱cp可視為常數(shù),單位質(zhì)量氣體的始等于cp和氣體熱力學溫度 t的乘積,即h=cpt。實驗測定實際氣體的cp同t和p都有關(guān)系,溫度的影響比 壓強要大一些,但影響都不很大。在理論和工程計算中, cp常被看成常數(shù)。在溫 度不太高時(如一般熱機和超聲速飛機所達到的溫度),空氣的 cp值通常取為 1004.6焦耳/ (千克開)。在氣流問題中,氣體的比烙等于氣體內(nèi)能和流動功之和,因為p/p等于單位質(zhì)量流體流精品資料動動能2 之和,稱為總比烙,通常以h +v2氣體的總比始不變,即一h0表示。在與外界沒有能量交換的氣流中,沿
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