1. 系統熵減少的過程不能實現的是錯還是對
這個說法是錯誤的,這是題目是想讓你混淆這個命題——[]封閉系統]的熵減少的過程是不能實現的,如果這么說就對了。
熵是指的系統的不穩定的狀態,一種無序的程度。理論上,熵是不斷增大的,也就是從有序趨於無序,從高能到低能一種過程。
你可以這么理解,你有一間房子,你不管它,它會越來越亂,這樣熵就增大了,但是你整理後,就整齊了,熵就減少了,房子的熵減少,是因為你為之輸入了額外的能量
熵,用來表示體系能量的平衡程度。能量分布越均衡,熵就越大。 封閉體系,只存在於理想之中,因此熵增加理論(即你說的不可減少)是無法被證明的,是抽象思維的產物。 所謂抽象產物,最簡單的例子可參考伽利略推導慣性定律的理想實驗。 可以參考生活經驗。比如你把兩個鐵塊,一冷一熱相接觸。然後將它們與外界完全隔絕,熱量會從溫度高的傳遞到溫度低的,最終兩鐵塊溫度相等。其實這個理想實驗就是結合生活經驗,加入理想條件之後的理性分析產物。如果你某天發現了自然狀態下,熱量從溫度低的鐵塊傳遞到了溫度高的鐵塊中去,從而溫度高的更高,低的更低,那麼理論就被推翻了。 所以這個理論不能被證明,但是可以理解對不?它在被反例推翻之前,是可以被當做一種規律應用的。 封閉系統中的狀態,總會朝著使系統最穩定趨近,此時能量最低,分布最均衡。根據熵的概念,封閉系統若自然發展,總會朝著熵最大值發展,而不會倒過來(減小)。 比如你在碗里放了個小球(地面),根據熵的定義,小球在碗底的時候,碗和小球組成的系統熵最大,比小球在碗邊沿的時候(熵最小狀態)更大。若小球初始位置在碗的邊沿與碗底之間,那麼它經過N次上下滾動之後,必然會停到碗底(即熵增大),而不是最終停在碗邊沿(即熵減小)。
2. 熵究竟是個什麼概念
克勞修斯得到熱力學第二定律,就想到定量地把它表述出來。他認為熱力學第一定律引入了「熱功當量」概念,才使得熱、機械、光、電、化學等各種能量形式可以相互作定量比較;熱力學第二定律必須引入一個新的概念,才能對所有的轉變形式作出定量的比較。他分析了一些具體的轉變過程,找到了在一個可逆的循環過程中每一步吸收的熱量和對應的絕對溫度之比的總和等於零,即而對於不可逆的循環過程則有 於是可以定義一具新的量,它由系統所處的狀態所決定,是系統狀態的函數。克勞修斯開始把它叫做「轉變當量」,後來他取轉變的含義,從希臘文中造出entropy一詞稱呼它。中文譯作「熵」,意指它是吸熱與溫度的商,且與火的動力有關。
引入熵概念之後,熱力學第二定律則可表述為:在孤立系統內,任何變化不可能導致熵的總值減少,即dS≥0。如果變化的過程是可逆的,則dS=0;如果變化過程是不可逆的,則dS>0。熱力學第二定律亦被稱為熵恆增原理或熵定律。
這樣,熵恆增原理就為熱力學第二定律給出了一個定量的表述,它指明了過程進行的方向,在孤立系統內過程的進行,總是導致熵不可能減少,對於不可逆過程,熵總是增加的。這樣,人們可以定量地計算系統狀態的熵,從而定量地研究過程進行的方向了限度。需要指出,熵恆增原理並不是說一個局部系統可以造成熵減少,但是把它和其他部分合起來考慮,如果整個系統是孤立的,則根據熵定律,整個系統的總熵是恆增的,局部系統的熵減少,必然伴隨著其他部分的熵有更大的增加。
三、熵概念的深化
熵概念登上物理殿堂,熱力不第二定律有了定量的表述,這就允許對物理系統的熱行為作數學分析,從而解決有關的科學問題和技術問題。不久在物理學的熱分析、熱化學的平衡理論以及工程技術中的熱機理論等方面取得豐富的成果。然而熵的概念還需要進一步深化、拓寬,以利於在更廣泛的范圍里大展宏圖。
1、熵恆增意味著能貶值
孤立系統中發生的任何實際過程,其能量的總值保持不變,而其熵值恆增。這意味著什麼呢?讓我們考慮一個具體問題。
一個孤立系統從一個非平衡態向平衡態過渡,其中發生的實際過程總是使熵值單調增大,到達平衡態時不可能再有任何變化,其熵值極大。當系統還處於非平衡態時,系統內部總存在著某種不均勻性,例如溫度的不均勻性,這樣就可以在溫差之間利用一台卡諾熱機產生機械功,同時有一部分熱量從高溫傳遞到低溫,可產生的機械功與溫差成正比。隨著向平衡態過渡,高溫處的熱量不斷傳遞到低溫,系統各部的溫差越來越小,可產生的機械功也就越來越小,即可資利用的能量越來越小。到達平衡態時,系統內部的溫度均勻,這時系統內部雖然能量的總值維持不變,但再也不可能產生機械功了。這就表明在一切實際過程中能量的總值雖然保持不變,但其可資利用的程度隨著熵的增加而降低了,能量越來越多地不能被用來做功了,能量的品質退化了,價值貶低了。
熵增加導致能量貶值,熵是能量轉化為無效部分的度量,這就是熱力學第二定律深刻提示的要點。熱力學第一定律告訴我們,能量的總值是守恆的。它不可能被創造出來,它也不可能被消滅;熱力學第二定律則進一步告訴我們,能量不可能是用之不竭的,在一個孤立系統中越來越多的能量成為無效的。雖然對於一個局部系統,我們可以使其中的熵減上,使得其中的能量恢復活力,變得有效起來,但它將是以周圍環境中更多的能量變為無效作為代價,別無其他的途徑。
2007-11-28 22:28 回復
3. 為什麼封閉系統中熵不可減少僅僅是實驗結論還是理論也支持的
熵,用來表示體系能量的平衡程度。能量分布越均衡,熵就越大。
封閉體系,只存在於理想之中,因此熵增加理論(即你說的不可減少)是無法被證明的,是抽象思維的產物。
所謂抽象產物,最簡單的例子可參考伽利略推導慣性定律的理想實驗。
可以參考生活經驗。比如你把兩個鐵塊,一冷一熱相接觸。然後將它們與外界完全隔絕,熱量會從溫度高的傳遞到溫度低的,最終兩鐵塊溫度相等。其實這個理想實驗就是結合生活經驗,加入理想條件之後的理性分析產物。如果你某天發現了自然狀態下,熱量從溫度低的鐵塊傳遞到了溫度高的鐵塊中去,從而溫度高的更高,低的更低,那麼理論就被推翻了。
所以這個理論不能被證明,但是可以理解對不?它在被反例推翻之前,是可以被當做一種規律應用的。
封閉系統中的狀態,總會朝著使系統最穩定趨近,此時能量最低,分布最均衡。根據熵的概念,封閉系統若自然發展,總會朝著熵最大值發展,而不會倒過來(減小)。
比如你在碗里放了個小球(地面),根據熵的定義,小球在碗底的時候,碗和小球組成的系統熵最大,比小球在碗邊沿的時候(熵最小狀態)更大。若小球初始位置在碗的邊沿與碗底之間,那麼它經過N次上下滾動之後,必然會停到碗底(即熵增大),而不是最終停在碗邊沿(即熵減小)。
沒看懂請追問。
4. 如果系統發生一個熵不變的過程,則該過程必定是可逆絕熱的
熵的變化包括兩個部分:一是系統和環境間發生熱傳導或質量輸運,另一部分是由系統內不可逆的熱力學過程產生的熵增。
如果上述兩個部分都不發生,則熵不變。
對封閉系統,沒有質量輸運。
對絕熱系統,沒有熱傳導。
至此就可以導出結論:封閉系統的絕熱可逆過程是等熵過程。
所以你的題目裡面,光有絕熱還不夠,還得加上封閉系統和可逆過程兩個條件。
5. 系統熵增原理成立的條件
在絕熱條件下,只可能發生dS≥0 的過程,其中dS = 0 表示可逆過程;dS>0表示不可逆過程,dS<0 過程是不可能發生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。因此,在絕熱條件下,一切可能發生的實際過程都使系統的熵增大,直到達到平衡態。
6. 系統的熵越大表示系統越怎樣
不是
物質的穩定性是由分子內部的化學鍵決定的,化學鍵的強弱就表示了它穩定與否,是對於分子個體而言的,而熵表示的是是類似於熱運動這種狀態,是把分子整個看作一個整體,與它內部結構、化學鍵強弱等幾乎無關,所以二者無上述關系
7. 系統的總熵可能不變嘛
AB、由熱力學第二定律可知,系統的熵只能增大,不可能減小或不變,故A、B錯誤;
CD、根據熵增原理可知,系統只能自發地從比較有序的狀態向更無序的狀態發展,故C正確,D錯誤;
故選:C
8. 生物系統是隨機系統嗎為什麼可以用熵來描述生物系統的不確定性
為什麼可以用熵來描述生物系統的不確定性
式中T為物質的熱力學溫度;dQ為熵增過程中加入物質的熱量,下標「可逆」表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的,則dS>(dQ/T)不可逆。單位質量物質的熵稱為比熵,記為S。熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。
熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律,有下述表述方式:
①熱量總是從高溫物體傳到低溫物體,不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化;
②功可以全部轉化為熱,但任何熱機不能全部地,連續不斷地把所接受的熱量轉變為功(即無法製造第二類永動機);
③在孤立系統中,實際發生過程,總使整個系統的熵值增大,此即熵增原理。摩擦使一部分機械能不可逆地轉變為熱,使熵增加。熱量dQ 由高溫(T1)物體傳至低溫(T2)物體,高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1,低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2,把兩個物體合起來當成一個系統來看,熵的變化是dS=dS2-dS1>0,即熵是增加的。
9. 為什麼一個系統有序化會降低熵
一句話,系統和封閉系統是不一樣的,熵和總熵是不一樣的。
某個系統的熵當然可以降低,只要與他有聯系的其他系統的熵增加,就不違背第二定律了。
另外我對原文是這樣理解的:
分子有序化意味著熵減少。由於第二定律,熵必定是增加的,所以需要升高溫度來抵消有序化所減少的熵。
所以整個過程就是有序化和溫度上升的同時出現。這和能量守恆沒關系。
10. 熵的性質有哪些
熵的性質有狀態函數具有加和(容量)性質、絕對值不能由熱力學第二定律確定以及熵是宏觀量。
1、狀態函數
熵S是狀態函數,具有加和(容量)性質(即對於系統M可分為M1與M2,則有SM=SM1+SM2),是廣度量非守恆量,因為其定義式中的熱量與物質的量成正比,但確定的狀態有確定量。其變化量ΔS只決定於體系的始終態而與過程可逆與否無關。
由於體系熵的變化值等於可逆過程熱溫商δQ/T之和,所以只能通過可逆過程求的體系的熵變。孤立體系的可逆變化或絕熱可逆變化過程ΔS=0。
2、宏觀量
熵是宏觀量,是構成體系的大量微觀離子集體表現出來的性質。它包括分子的平動、振動、轉動、電子運動及核自旋運動所貢獻的熵,談論個別微觀粒子的熵無意義。
3、絕對值
熵的絕對值不能由熱力學第二定律確定。可根據量熱數據由第三定律確定熵的絕對值,叫規定熵或量熱法。還可由分子的微觀結構數據用統計熱力學的方法計算出熵的絕對值,叫統計熵或光譜熵。
(10)系統可以創造熵擴展閱讀:
熵的應用:
熵最初是根據熱力學第二定律引出的一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量。熱力學第二定律是根據大量觀察結果總結出來的規律:在孤立系統中,體系與環境沒有能量交換,體系總是自發地向混亂度增大的方向變化,總使整個系統的熵值增大,此即熵增原理。
摩擦使一部分機械能不可逆地轉變為熱,使熵增加,所以說整個宇宙可以看作一個孤立系統,是朝著熵增加的方向演變的。
從一個自發進行的過程來考察:熱量Q 由高溫(T1)物體傳至低溫(T2)物體,高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1,低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2,把兩個物體合起來當成一個系統來看,熵的變化是dS=dS2-dS1>0,即熵是增加的。