[工科]第8章氣體動(dòng)理論

1、8.1 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性8.2 理想氣體的壓強(qiáng)理想氣體的壓強(qiáng)8.3 溫度的微觀本質(zhì)溫度的微觀本質(zhì)8.4 能量均分定理能量均分定理8.5 麥克斯韋速率分布率麥克斯韋速率分布率*8.6 玻爾茲曼分布率玻爾茲曼分布率 8.7 氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程 8.8 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 熵熵 8.1 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性8.1.1 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的特征氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的特征 u 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性1cm3的空氣中包含有的空氣中包含有 2.710

2、19 個(gè)分子個(gè)分子氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率約為每秒幾百米氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率約為每秒幾百米無法依據(jù)牛頓定律來預(yù)言每個(gè)分子將怎樣運(yùn)動(dòng)無法依據(jù)牛頓定律來預(yù)言每個(gè)分子將怎樣運(yùn)動(dòng)氣體分子之間一秒內(nèi)碰撞幾十億次氣體分子之間一秒內(nèi)碰撞幾十億次（109次次/秒秒) u 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性單個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向都在隨時(shí)改變。單個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向都在隨時(shí)改變。 某一時(shí)刻，分子究竟某一時(shí)刻，分子究竟沿哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)沿哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，有什么樣的速度有什么樣的速度，這完全是這完全是偶然的偶然的，不能預(yù)測的。，不能預(yù)測的。 雖然單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)完全是偶然的，但雖然單個(gè)

3、分子運(yùn)動(dòng)完全是偶然的，但大量分子大量分子的的整體服從整體服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律。伽耳頓板實(shí)驗(yàn)伽耳頓板實(shí)驗(yàn) 若無小釘：若無小釘：必然事件必然事件若有小釘：若有小釘：偶然事件偶然事件少量小球的分布：每次試驗(yàn)，結(jié)果不同少量小球的分布：每次試驗(yàn)，結(jié)果不同大量小球的分布：每次試驗(yàn)，結(jié)果相似大量小球的分布：每次試驗(yàn)，結(jié)果相似 統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于大量隨機(jī)事件統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于大量隨機(jī)事件 。 統(tǒng)計(jì)規(guī)律與單個(gè)粒子遵循的力學(xué)規(guī)律有著本質(zhì)區(qū)別，它統(tǒng)計(jì)規(guī)律與單個(gè)粒子遵循的力學(xué)規(guī)律有著本質(zhì)區(qū)別，它不是單個(gè)粒子力學(xué)規(guī)律的疊加，而是大量偶然事件整體服從不是單個(gè)粒子力學(xué)規(guī)律的疊加，而是大量偶然事件整體服從的一種必然規(guī)律。的一種必

4、然規(guī)律。 統(tǒng)計(jì)規(guī)律總伴隨有統(tǒng)計(jì)規(guī)律總伴隨有 “漲落漲落”。 所謂漲落是指實(shí)際值偏離平均值的現(xiàn)象。所謂漲落是指實(shí)際值偏離平均值的現(xiàn)象。 構(gòu)成整體的個(gè)別事件越少，漲落現(xiàn)象越明顯。構(gòu)成整體的個(gè)別事件越少，漲落現(xiàn)象越明顯。u 統(tǒng)計(jì)規(guī)律的特征統(tǒng)計(jì)規(guī)律的特征 8.1.2 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)基本概念統(tǒng)計(jì)物理學(xué)基本概念 u 概率概率 1iiP 統(tǒng)計(jì)概念：統(tǒng)計(jì)概念： 概率、概率、統(tǒng)計(jì)平均、統(tǒng)計(jì)平均、分布分布NnPiNi limu 概率密度（概率密度（d ( )( )dP xf xx ( )d1baf xx u 統(tǒng)計(jì)平均統(tǒng)計(jì)平均 xxxxnnn1 1221()vvviiin xn xn xx Nn xNN111lim (

5、)lim()iiiiNNiixx Nn xPxNNnPiNi limu 宏觀量與微觀量宏觀量與微觀量 宏觀量宏觀量 描述體系整體特征的物理量。描述體系整體特征的物理量。 比如氣體的壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能、比如氣體的壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能、熵熵等。等。 宏觀量可直接測量，且一般能被人的感官所覺察。宏觀量可直接測量，且一般能被人的感官所覺察。 微觀量微觀量 描述單個(gè)粒子行為的物理量。描述單個(gè)粒子行為的物理量。 比如單個(gè)粒子的質(zhì)量、動(dòng)量、動(dòng)能等。比如單個(gè)粒子的質(zhì)量、動(dòng)量、動(dòng)能等。 微觀量不能直接測量，也不能被人的感官所覺察。微觀量不能直接測量，也不能被人的感官所覺察。 宏觀量與微觀量的關(guān)系宏觀量與微觀量的關(guān)系

6、某一宏觀狀態(tài)包含各式各樣的微觀狀態(tài)；某一宏觀狀態(tài)包含各式各樣的微觀狀態(tài)； 只是不同的宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)目不同。只是不同的宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)目不同。 體系的宏觀量都是所有粒子相應(yīng)的微觀量的體系的宏觀量都是所有粒子相應(yīng)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值統(tǒng)計(jì)平均值 。8.1.3 統(tǒng)計(jì)方法對(duì)氣體的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)氣體的應(yīng)用 （1 1）速度分量的統(tǒng)計(jì)平均）速度分量的統(tǒng)計(jì)平均( (平衡態(tài)下平衡態(tài)下) )NNNNNNNNiixiiixixxxvvvvv212211NNNNNNNNiiyiiiyiyyyvvvvv212211NNNNNNNNiiziiizizzzvvvvv2122110zyxvvv 所以，有所

7、以，有平衡狀態(tài)下氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等平衡狀態(tài)下氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等 (2) (2) 速度分量平方的統(tǒng)計(jì)平均速度分量平方的統(tǒng)計(jì)平均(平衡態(tài)下平衡態(tài)下) NNiii22vv222zyxvvv222zyxvvv222231vvvvzyxNNNNNNiziiiyiiixii222vvv 由于氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概由于氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的概率相等，故有率相等，故有 （3 3）氣體中各處的分子數(shù)密度相同）氣體中各處的分子數(shù)密度相同(平衡態(tài)下平衡態(tài)下)在容器中有在容器中有N個(gè)理想氣體分子，設(shè)想把容器劃分為等容積個(gè)理想氣體分子，設(shè)想把容器

8、劃分為等容積的兩部分的兩部分(如圖所示如圖所示) 。 例例求求 由于平衡狀態(tài)下氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等；由于平衡狀態(tài)下氣體分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等；某分子可以出現(xiàn)在任意位置，且不受其他分子位置的影響，某分子可以出現(xiàn)在任意位置，且不受其他分子位置的影響，于是于是平衡狀態(tài)下氣體中各處的分子數(shù)密度相同。平衡狀態(tài)下氣體中各處的分子數(shù)密度相同。解：解：一個(gè)指定氣體分子出現(xiàn)在容器左邊或右邊的概率相等，一個(gè)指定氣體分子出現(xiàn)在容器左邊或右邊的概率相等，且都等于且都等于1/2，即，即12PP左右 每一個(gè)分子出現(xiàn)在左邊或右邊不影響其他分子出現(xiàn)在每一個(gè)分子出現(xiàn)在左邊或右邊不影響其他分子出現(xiàn)在哪一邊，所以

9、哪一邊，所以N 個(gè)分子同時(shí)出現(xiàn)在左邊的概率為個(gè)分子同時(shí)出現(xiàn)在左邊的概率為1122NNP N個(gè)分子在容器中的微觀分布共有個(gè)分子在容器中的微觀分布共有2N種可能的情形。種可能的情形。根據(jù)等概率原理，根據(jù)等概率原理，每一種微觀分布都是等可能性的每一種微觀分布都是等可能性的，即基本事件的總數(shù)是即基本事件的總數(shù)是2N 。 “u個(gè)分子出現(xiàn)在左邊個(gè)分子出現(xiàn)在左邊”這一事件，是指這一事件，是指N個(gè)分子中任選個(gè)分子中任選u個(gè)分子置于左邊。個(gè)分子置于左邊。 則這一事件包含了則這一事件包含了 種基本事件。種基本事件。 uNC u個(gè)分子出現(xiàn)個(gè)分子出現(xiàn)在左邊的概率在左邊的概率 !22! !uNNNCNPNu u左u 氣

10、體動(dòng)理論研究熱運(yùn)動(dòng)的基本思路氣體動(dòng)理論研究熱運(yùn)動(dòng)的基本思路 對(duì)單個(gè)粒子而言，它作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，遵從力學(xué)規(guī)律。對(duì)單個(gè)粒子而言，它作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，遵從力學(xué)規(guī)律。 大量粒子的熱運(yùn)動(dòng)不能歸結(jié)為單個(gè)粒子機(jī)械運(yùn)動(dòng)的疊加。大量粒子的熱運(yùn)動(dòng)不能歸結(jié)為單個(gè)粒子機(jī)械運(yùn)動(dòng)的疊加。 對(duì)多粒子體系熱運(yùn)動(dòng)而言：對(duì)多粒子體系熱運(yùn)動(dòng)而言：只是從只是從機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)層面給出其結(jié)構(gòu)模型層面給出其結(jié)構(gòu)模型(理想氣體理想氣體)以及以及粒子所遵從的力學(xué)規(guī)律（如碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒等）；粒子所遵從的力學(xué)規(guī)律（如碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒等）；要描述體系要描述體系所遵從的規(guī)律，必須用所遵從的規(guī)律，必須用(且只能用且只能用)統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法。從而揭示宏觀熱現(xiàn)象

11、的微觀本質(zhì)。從而揭示宏觀熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。對(duì)于大量氣體分子組成的多粒子體系，采用統(tǒng)計(jì)方法：對(duì)于大量氣體分子組成的多粒子體系，采用統(tǒng)計(jì)方法：(1) 求出大量分子的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值；求出大量分子的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值；(2) 建立宏觀量與微觀量間的聯(lián)系；建立宏觀量與微觀量間的聯(lián)系；(3) 尋找分子熱運(yùn)動(dòng)遵守的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；尋找分子熱運(yùn)動(dòng)遵守的統(tǒng)計(jì)規(guī)律；8.2 理想氣體的壓強(qiáng)理想氣體的壓強(qiáng)8.2.1 理想氣體的微觀模型理想氣體的微觀模型 (1) 忽略分子大?。醋髻|(zhì)點(diǎn)）忽略分子大?。醋髻|(zhì)點(diǎn)）(2) 忽略分子間的作用力忽略分子間的作用力 (3) 碰撞為完全彈性碰撞為完全彈性 （分子線度（分子線度 T1)

12、( 1)氦氣的速率分布曲線如圖所示。氦氣的速率分布曲線如圖所示。解解例例求求(2) (2) 試求氫氣在該溫度時(shí)的最概然速率和方均根速率。試求氫氣在該溫度時(shí)的最概然速率和方均根速率。1000He2Hm/s10001023RT3H10)(2RTpvm/s1041. 13MRT3)(2H2vm/s1073. 13MRT2pv(1) (1) 試在圖上畫出同溫度下氫氣的速率分布曲線的大致情況；試在圖上畫出同溫度下氫氣的速率分布曲線的大致情況； (2)(vf)m/s(vO例例有有 N 個(gè)質(zhì)量為個(gè)質(zhì)量為 的同種氣體分子，它們的速度分布如圖所的同種氣體分子，它們的速度分布如圖所示。（示。（1）由）由 N 和和

13、 v0 求求 a 值；（值；（2）求在速率）求在速率 v0/2 到到 3 v0/2間隔內(nèi)的分子數(shù)；（間隔內(nèi)的分子數(shù)；（3）求分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。）求分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。解解：OvNf(v)v02v0a（1）由）由歸一化條件歸一化條件，1d)(0vvf000200ddvvvvvvvNaNa123200200NaNaNavvvv032vNa OvNf(v)v02v0avvvdd)(NNf（2）2/32/2/32/0000dvvvvvNN2/32/00d)(vvvvNf2/32/00000ddvvvvvvvvaaNa127870v（3）OvNf(v)v02v0a022d)(vvvvf00022002

14、ddvvvvvvvvvNaNa00022002ddvvvvvvvvNaNav203018311231vvNa221v203631v0va有有N 個(gè)粒子，其速率分布函數(shù)為個(gè)粒子，其速率分布函數(shù)為00000202)(0vvvvvvvvvvafa(1) (1) 作速率分布曲線并求常數(shù)作速率分布曲線并求常數(shù) a；(2) (2) 速率大于速率大于v0 和速率小于和速率小于v0 的粒子數(shù)。的粒子數(shù)。解解例例求求)(vf02v032va12100aavv(1) 由歸一化條件得由歸一化條件得1dd000200vvvvvvvaavO(2) 因?yàn)樗俾史植记€下的面積代表一定速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)與因?yàn)樗俾史植记€下的

15、面積代表一定速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)與總分子數(shù)的比率，所以總分子數(shù)的比率，所以323200vv因此，因此，vv0 的分子數(shù)為的分子數(shù)為 ( 2N/3 ) 同理同理 v d不碰撞不碰撞分子中心在分子中心在 “管道管道”外外分子中心在分子中心在 “管道管道”內(nèi)內(nèi)d 1 (自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)行)孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)11ln kS22ln kS孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少熵增原理熵增原理。r 說明說明 熵增原理只能應(yīng)用于孤立系統(tǒng)熵增原理只能應(yīng)用于孤立系統(tǒng)，對(duì)于對(duì)于開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)，熵是可熵是可以減少的以減少的。 例如，溶液在冷卻過程中出現(xiàn)的例如，溶液在冷卻過程中出現(xiàn)的“結(jié)晶現(xiàn)象結(jié)晶現(xiàn)象”分子從溶

16、液中無序的運(yùn)分子從溶液中無序的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的有規(guī)則排列，熵是減少的。動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的有規(guī)則排列，熵是減少的。0ln1212kSS(等號(hào)僅適用于可逆過程等號(hào)僅適用于可逆過程)u 熱力學(xué)熵的引入熱力學(xué)熵的引入8.8.3 熱力學(xué)熵?zé)崃W(xué)熵熵熵 1212TTQQ112211TQTQ若對(duì)熱量若對(duì)熱量Q采用熱一律中的采用熱一律中的(隱含的隱含的)符號(hào)規(guī)定，則符號(hào)規(guī)定，則2211TQTQ 即即02211TQTQTQ：熱溫比：熱溫比 上式上式說明在卡諾循環(huán)中，說明在卡諾循環(huán)中，系統(tǒng)熱溫比的總和小于或等于零系統(tǒng)熱溫比的總和小于或等于零 。式中式中Q1，Q2 取的是絕對(duì)值取的是絕對(duì)值對(duì)任意循環(huán)過程對(duì)任意循環(huán)過程0

17、2211iiTQTQTQ01niiiTQn 0dTQ克勞休斯不等式克勞休斯不等式對(duì)可逆循環(huán)過程對(duì)可逆循環(huán)過程VOIIIabcd0d可逆TQ可逆TQd與過程無關(guān)，僅由初末狀態(tài)決定與過程無關(guān)，僅由初末狀態(tài)決定pVOIIIabcd 因此，可以通過因此，可以通過熱溫比熱溫比沿可逆過程沿可逆過程的積分來定義一個(gè)的積分來定義一個(gè)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)，這就是，這就是克克勞修斯熵勞修斯熵。 u 熱力學(xué)熵的定義熱力學(xué)熵的定義 當(dāng)系統(tǒng)從平衡態(tài)當(dāng)系統(tǒng)從平衡態(tài)1到達(dá)平衡態(tài)到達(dá)平衡態(tài)2時(shí)，這個(gè)狀態(tài)函數(shù)就從時(shí)，這個(gè)狀態(tài)函數(shù)就從S1變到變到S2 ，即，即CTQSd2112dTQSSS S 稱為稱為系統(tǒng)在狀態(tài)系統(tǒng)在狀態(tài)1到狀態(tài)到

18、狀態(tài)2之間的之間的熵變熵變，這個(gè)熵變，這個(gè)熵變等于連接這兩態(tài)之間的任一等于連接這兩態(tài)之間的任一可逆過程可逆過程的熱溫比的積分。的熱溫比的積分。無限小可逆過程的熵變無限小可逆過程的熵變TQSdd(1) (1) 熵是熱力學(xué)系統(tǒng)的熵是熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)，所以始、末兩平衡態(tài)間的，所以始、末兩平衡態(tài)間的熵增與過程無關(guān)熵增與過程無關(guān)。r說明說明(2) (2) 某一平衡態(tài)的熵值是相對(duì)量，與熵的某一平衡態(tài)的熵值是相對(duì)量，與熵的參考點(diǎn)參考點(diǎn)選擇有關(guān)。選擇有關(guān)。(3) (3) 計(jì)算兩平衡態(tài)之間的熵變時(shí)，熱溫比的積分要求沿連接計(jì)算兩平衡態(tài)之間的熵變時(shí)，熱溫比的積分要求沿連接該兩態(tài)的該兩態(tài)的可逆過程可逆過程

19、進(jìn)行。進(jìn)行。 當(dāng)始、末兩平衡態(tài)間經(jīng)歷的是不可逆過程時(shí)，需設(shè)計(jì)一當(dāng)始、末兩平衡態(tài)間經(jīng)歷的是不可逆過程時(shí)，需設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過程連接始、末兩態(tài)，再沿此可逆過程利用克勞修斯個(gè)可逆過程連接始、末兩態(tài)，再沿此可逆過程利用克勞修斯熵公式計(jì)算熵變（過程設(shè)計(jì)得合適會(huì)使計(jì)算簡便）。熵公式計(jì)算熵變（過程設(shè)計(jì)得合適會(huì)使計(jì)算簡便）。 (4(4）系統(tǒng)如分為幾個(gè)部分，則總的熵變等于各部分熵變的）系統(tǒng)如分為幾個(gè)部分，則總的熵變等于各部分熵變的代數(shù)和，即熵具有代數(shù)和，即熵具有可加性可加性。解解沿等溫線沿等溫線abab例例 1 mol某理想氣體，從態(tài)某理想氣體，從態(tài) 變到態(tài)變到態(tài) 。試求克勞修斯熵變試求克勞修斯熵變S( (假設(shè)狀態(tài)

20、變化沿兩條不同可逆路徑進(jìn)行假設(shè)狀態(tài)變化沿兩條不同可逆路徑進(jìn)行，一條是等溫；另一條是等體和等壓組成，如圖所示。，一條是等溫；另一條是等體和等壓組成，如圖所示。) )(,)aaaa p V T(,)bbbb p V TbbbaaadQpdVSSTT1lnlnbbaaaaVVRTRTVV沿沿acbacb路徑路徑cbbaacdQdQSSTTcbVpacdTdTCCTTlnlncbVpacTTCCTTln()lncbVVacTTCCRTTlnlnlnbbbVaccTTTCRRTTT又因?yàn)榈葔哼^程有又因?yàn)榈葔哼^程有 bbcaTVTV所以所以 lnbbaaVSSRVoabcpp1V1V2Vp2pVOIIIa

21、 可逆可逆b 不可逆不可逆IIaIIbIITQTQTQ可逆不可逆ddd0)(d21SSTQIIbI不可逆IIbITQSS不可逆d12IIbITQSSd12（可逆過程，?。赡孢^程，取“”；）（不可逆過；）（不可逆過程，取程，取“” ）pVOIIIa 可逆可逆b 不可逆不可逆8.8.4 熵增原理熵增原理 孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少孤立系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會(huì)減少。u 證明證明: 根據(jù)卡諾定律根據(jù)卡諾定律孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)，dQ = 00S孤立系統(tǒng)中不可逆過程總是朝孤立系統(tǒng)中不可逆過程總是朝熵增加熵增加方向進(jìn)行，直到最大。方向進(jìn)行，直到最大。（1 1）統(tǒng)計(jì)物理熵（也稱玻爾茲曼熵）和熱力學(xué)熵（也稱克）統(tǒng)計(jì)物理熵

22、（也稱玻爾茲曼熵）和熱力學(xué)熵（也稱克勞修斯熵），二者是等價(jià)的，所以勞修斯熵），二者是等價(jià)的，所以玻爾茲曼熵增加的本質(zhì)也玻爾茲曼熵增加的本質(zhì)也就是克勞修斯熵增加的本質(zhì)就是克勞修斯熵增加的本質(zhì)。（2 2）玻爾茲曼關(guān)系式不僅能用于平衡態(tài)，而且也可由此定義）玻爾茲曼關(guān)系式不僅能用于平衡態(tài)，而且也可由此定義非平衡體系的熵，因而具有更為普遍的意義。非平衡體系的熵，因而具有更為普遍的意義。 事實(shí)上，玻爾茲曼熵不僅適于研究處于事實(shí)上，玻爾茲曼熵不僅適于研究處于“平衡態(tài)的封閉體平衡態(tài)的封閉體系系” ，也用于研究，也用于研究“遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放體系遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放體系” 。說明說明 近年來，非平衡態(tài)的問題已經(jīng)越來越

23、受到人們的關(guān)注，近年來，非平衡態(tài)的問題已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，而熵的概念則已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了物理學(xué)的范疇，在生物、醫(yī)學(xué)、而熵的概念則已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了物理學(xué)的范疇，在生物、醫(yī)學(xué)、信息等學(xué)科中都獲得了成功的應(yīng)用。信息等學(xué)科中都獲得了成功的應(yīng)用。*8.8.5 熵增與能量退化熵增與能量退化 開放系統(tǒng)的熵變開放系統(tǒng)的熵變 u熵增與能量退化熵增與能量退化 自然界中一切實(shí)際過程都是不可逆的，這些不可逆過自然界中一切實(shí)際過程都是不可逆的，這些不可逆過程的不斷進(jìn)行，也是熵不斷增加的過程，雖然能量的總值程的不斷進(jìn)行，也是熵不斷增加的過程，雖然能量的總值不變，但越來越多的能量變成了不可用能。不變，但越來越多的能量變成了不可用能。 因此，在科學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)盡量避免不可逆過程的因此，在科學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)盡量避免不可逆過程的發(fā)生，以增加可用能量的比率，提高效率。發(fā)生，以增加可用能量的比率，提高效率。 能量有各種不同的形式，就能量的轉(zhuǎn)換和傳遞來說，熱能量有各種不同的形式，就能量的轉(zhuǎn)換和傳遞來說，熱力學(xué)第一定律表明：在一切實(shí)際過程中，能量的數(shù)量總是力學(xué)第一定律表明：在一切實(shí)際過程中，能量的數(shù)量總