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热力学第二定律及熵增问题

发布时间:2019-09-12 08:28 来源:未知 编辑:admin

  闭口系、开口系:所谓的能量越过界面,以系统向外传递能量为例,指的应是系统内部粒子与界面粒子的碰撞而传递能量,粒子反弹回至系统中。其中碰撞传递的能量分两个去向,一是使系统外粒子加速从而升温 ,系统内部粒子获得减速即热量散失;二是碰撞使系统外部粒子发生位移且这些粒子的速度均方值不变,即,碰撞没有造成传热,而是造成了系统外粒子的内位能(内位能为负值)减小,系统外部热力学能增加,此即为对外做功。这也就是热力学第一定律的含义:△U=W+Q。

  所以系统的熵增有两条路,一是从外界吸热,而是与外界有功的交换,上面没有提到外界有没有做功。

  如果单纯地考虑吸热,利用熵与热量和温度的关系可以求出系统后来的温度为:T2=500/20=25K,显然系统温度降低,即内热能减小,根据第一、第二热力学定律,系统应该对外界做功,但是其做功的量会比吸收的热量要少,所以系统整体的内能还是增加,故而内势能增加,系统膨胀。可是内热能虽然可以转化为内势能,但终究会平衡下来,如果吸收的热量转化为内势能之后,还会有(300-25)*20=5500KJ的热量自动转化为内势能或者对外做功传递出去,那显然是不可能的,因为△G=△H-T△S=500-(T2S2-T1S1)=500-(25S2-300S1)=500+(300-25)S1-25*20=275S10,显然是不可能发生的。

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