不可逆性

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系统属性注意:共轭变量以斜体显示 材料特性 属性数据库 可压缩性β=−{\\displaystyle\\beta=-} 热膨胀α={\\displaystyle\\alpha=} 方程式 卡诺定理 克劳修斯定理 基本关系 理想气体定律 麦克斯韦关系 Onsager互惠关系 布里奇曼方程 热力学方程表 潜力 自由能 自由熵 内能U(S,V){\\displaystyleU(S,V)} 焓H(S,p)...
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不可逆性

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系统属性注意:共轭变量以斜体显示

材料特性

压缩性 β = − {\displaystyle \beta =-}
热膨胀 α = {\displaystyle \alpha =}

方程式

  • 卡诺定理
  • 克劳修斯定理
  • 基本关系
  • 理想气体定律
  • 麦克斯韦关系
  • Onsager 互惠关系
  • 布里奇曼方程
  • 热力学方程表

潜力

  • 自由能
  • 自由熵
  • 内能 U ( S , V ) {\displaystyle U(S,V)}
  • 焓 H ( S , p ) = U + p V {\displaystyle H(S,p)=U+pV}
  • 亥姆霍兹自由能 A ( T , V ) = U − T S {\displaystyle A(T,V)=U-TS}
  • 吉布斯自由能 G ( T , p ) = H − T S {\displaystyle G(T,p)=H-TS}

科学上,不可逆的过程称为不可逆。 这个概念在热力学中经常出现。 所有复杂的自然过程都是不可逆的,尽管在共存温度下的相变(例如冰块在水中的融化)被很好地近似为可逆。

在热力学中,系统及其所有环境的热力学状态的变化不能通过系统某些属性的无穷小变化而不消耗能量而精确地恢复到其初始状态。 经历不可逆过程的系统可能仍然能够返回到其初始状态。 因为熵是一个状态函数,所以无论过程是可逆还是不可逆,系统熵的变化都是一样的。 然而,不可能将环境恢复到其自身的初始条件。 不可逆过程会增加系统及其周围环境的总熵。 热力学第二定律可用于确定假设过程是否可逆。

直观地说,如果没有耗散,则过程是可逆的。 例如,焦耳展开是不可逆的,因为最初系统是不均匀的。 最初,系统的一部分有气体,另一部分没有气体。 为了发生耗散,需要有这样的不均匀性。 这就像在一个系统中,一部分气体是热的,另一部分是冷的。 然后就会发生耗散; 温度分布会在没有做功的情况下变得均匀,而且这是不可逆的,因为您无法添加或移除热量或更改体积以使系统返回到初始状态。 因此,如果系统始终是均匀的,那么该过程是可逆的,这意味着您可以通过添加或移除热量、对系统做功或让系统做功来使系统恢复到原始状态。 作为另一个例子,为了将内燃机的膨胀近似为可逆的,我们假设温度和压力在火花后的整个体积内均匀变化。 显然,这是不正确的,存在火焰前锋,有时甚至是发动机爆震。 柴油发动机能够获得更高效率的原因之一是燃烧更加均匀,因此消耗的能量更少,并且该过程更接近可逆。

不可逆性

不可逆现象源于这样一个事实,即如果一个热力学系统,即任何足够复杂的系统,相互作用的分子从一种热力学状态变为另一种热力学状态,系统中原子和分子的配置或排列将发生变化 不容易预测的方式。 当工作体的分子从一种状态变为另一种状态时,它们会相互做功,因此会使用一些转换能。 在这个转变过程中,由于分子间的摩擦和碰撞,会产生一些热能损失或耗散。 如果过程逆转,这种能量将无法恢复。

许多曾经被认为是可逆的生物过程被发现实际上是两个不可逆过程的配对。

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