耗散

在热力学中，耗散是均匀热力学系统中发生的不可逆过程的结果。 在耗散过程中，能量（内部、整体流动动能或系统势能）从初始形式转变为最终形式，其中最终形式做热力学功的能力小于初始形式。 例如，热传递是耗散的，因为它是内部能量从较热的物体转移到较冷的物体。 遵循热力学第二定律，熵随温度变化（降低两个物体结合做功的能力），但在孤立系统中永远不会减少。

这些过程以一定的速度产生熵。 熵产生率乘以环境温度得出耗散功率。 不可逆过程的重要例子是：通过热阻的热流、通过流阻的流体流、扩散（混合）、化学反应和通过电阻的电流（焦耳热）。

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热力学耗散过程基本上是不可逆的。 它们以有限的速率产生熵。 在局部连续定义温度的过程中，局部熵产生率密度乘以局部温度得出局部耗散功率密度。

耗散过程的特定发生不能用单个单独的哈密顿形式主义来描述。 耗散过程需要一组可接受的单个哈密顿量描述，准确描述感兴趣过程的实际特定发生是未知的。 这包括摩擦，以及导致能量退相干的所有类似力——即将相干或定向能量流转换为间接或更各向同性的能量分布。

机械能转化为热能的过程称为能量耗散。 – François Roddier 该术语也适用于由于电气和电子电路中产生不需要的热量而造成的能量损失。

在计算物理学中，数值耗散（也称为数值扩散）是指微分方程的数值解可能产生的某些副作用。 当通过数值近似方法求解无耗散的纯平流方程时，初始波的能量可能会以类似于扩散过程的方式减少。 这种方法据说包含“耗散”。 在某些情况下，有意添加人工耗散以提高解的数值稳定性特征。

在文章 wandering set 中给出了耗散的正式数学定义，通常用于测度保持动力系统的数学研究。

耗散是将向下流动的水的机械能转化为热能和声能的过程。 在河床中设计了各种装置来降低流水的动能，从而降低它们对河岸和河底的侵蚀潜力。 很多时候，这些设备看起来像小瀑布或小瀑布，水在其中垂直流动或越过乱石流以失去部分动能。

不可逆过程的重要例子是：

• 通过热阻的热流
• 流体流经流动阻力
• 扩散（混合）
• 化学反应
• 电流流过电阻（焦耳热）。

波浪或振荡会随着时间的推移而失去能量，通常是由于摩擦或湍流。 在许多情况下，损失的能量会提高系统的温度。 例如，失去振幅的波被称为消散。 影响的确切性质取决于波的性质：例如，由于与陆地摩擦，大气波可能会在接近地表的地方消散，而由于辐射冷却而在更高的水平消散。

耗散的概念由 William Thomson（开尔文勋爵）于 1852 年引入热力学领域。开尔文勋爵推断，除非一个过程由完美的热力学引擎控制，否则上述不可逆耗散过程的一个子集将会发生。 开尔文勋爵确定的过程是摩擦、扩散、热传导和光吸收。