理解熵力的概念编商医升场一步步来。熵和有序性的关系,抬出熵公式ΔS=kB㏑Ω。Ω为总能量为E的N个分子的可能状态数。
以一个绝热箱为例子,N个粒子在左侧,右侧为真空突然打开中间隔板,熵如何变化?
当去赵黄多显除一个约束,熵会自发增加,系统达到平衡,气体分子在不受控制的膨胀中,丧失了有序性系统永远不360问答会自发的还原。如果要使系统复原我们必须对系斯白林检钱息获害希校贵统做功,压缩气体使系统升温,为了回到原来状态还必须冷却。于是我们得到结论:为了增加有序性付压价亚革律甲蛋师出的代价,是必须使一些有序能量降级为热能。
来说明另一结论“将热能升级为机名兰声企导散械能的代价是必须损失有序性”(在这里省去其证明超游村过程,参见原论坛的帖子[1])
进满去名劳断洋打品阶掌熵的单向增加,意味着物理过程的不可逆(麦克斯韦曾想过一个小妖,但那个小妖其实也需要外部能量,即热源)
自由能的本质就是熵和能量的竞祖践略坐案备河延费算府争,只要系统自由能没有达到最小系统就可以做机械功。
第二定围块况向故培白穿达审律可以被改为:小系统a与大系统B进行热和机械接触,整个系统B会保持在温度T与压强p的平衡态,而a将达到新的平衡态使得下列值最小模良朝际活液运:G(a)=E(a)+pV(a)-TS(子系统与大系统交换体积的情况下)G为吉布斯自由能。“E(a)+pV(a)”为焓用H表示不考虑化学反应和反应物相的转移,纯物理思考,我们可以忽略吉布斯自由能点字掉家兴斯见G与亥姆霍兹自由能F的区别都称自由能。当外部机械力作用于系统,系统也是开放的,
公式中的f是谓领厂回积福态容系统a在L的方向上施加给外部世界的力,子系统倾向于降低其自由能。
功来自于何处?T没有变化、分子内能就没有改变。气体吸取能量转化为机械功。这违殖众志尽去反第二定律么?
不!气体膨胀时牺牲了有序性!膨胀后我们对气体位置了解程度不再像以前那样精确,但是某种有序度被消耗了。而自由能的概念就是这个直觉的精确化!换而言之热能升级为机准械能的代价必须损失有序性。
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