Question

一个高中物理概念问题

请问热力学第二定律中的熵增加原理到底是什么意思，我有点无法理解，谁能帮我讲讲～谢谢啦

Answer 1

1 熵增加原理与开尔文表述的等效性
我们知道,热力学第二定律的开尔文表述是:不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它变化。
我们假定:热机在循环过程中从温度为T的单一热源吸热Q(Q<0)并使它全部变为有用的功而不引起其它变化的过程是可以实现的。以热机和热源组成的总体系统为研究对象,计算总体系的熵变,因为经过一循环过程后热机中工作物质的熵不变,故热机熵变为:
vS热源=0因为热源放热Q,相当于吸热-Q,故其熵变
vS热源=-QT
总系统熵变vS总=vS热机+vS热源=-Q
T<0而热机和热源组成的总体系是绝热的,按熵增
加原理应有vS总\0,可见,若上述假设成立,则将导致总体系熵减少,违背了熵增加原理。因此,这种过程是不可能发生的,这就从熵增加原理导出了热力学第二定律的开氏表述。
2 熵增加原理与克劳修斯表述的等效性
克劳修斯表述为不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
我们假定:热量Q从温度为T2的低温热源传到温度为T1的高温热源是可实现的过程,以高温和低温热源为总系统,计算总体系的熵变,高温热源温度为T1,吸热Q,高温热源熵变vS高温=QT1
低温热源温度为T2,放热Q,相当于吸热-Q
低温热源熵变vS低温=Q
T
2
总体系熵变vS总=vS高温+vS低温=QT2-QT2=Q(1T2-1
T2
)
^T1>T2 _vS总<0
显然,若假定成立,则将导致总体系熵减少,而总体系是绝热的,这就违背了熵增加原理,因此,上述过程不可能发生,这就从熵增加原理导出了热力学第二定律的克氏表述。
可见,熵增加原理与热力学第二定律的开氏及克氏表述是等效的。因此,我们可以说,熵增加原理是热力学第二定律的又一表述,熵增加原理就是热力学第二定律的数学表述。

Answer 2

熵增加原理

对于绝热过程，，由热力学第二定律可得:

这表明，系统经一绝热过程后，熵永不减少。如果过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。

（10.5.1）式就是熵增加原理或第二定律熵表述

在孤立系内所发生的过程必然是绝热的，故熵增加原理还可表述为：

孤立系统的熵永不减小。

若系统是不绝热的，则可将系统和外界看作一复合系统，此复合系统是绝热的，则有

(dS)复合= dS系统+ dS外界

利用熵增加原理，可判断过程的性质：

若系统经绝热过程后熵不变，则此过程是可逆的；若熵增加，则此过程是不可逆的。

利用熵增加原理，还可判断过程的方向

孤立系统内所发生的过程的方向就是熵增加的方向。
参考资料：http://center.tjuci.edu.cn/wuli/thermo/ch3/PAGE/CH51.HTM

Answer 3

熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵的不断增加的方向进行。也就是说，在孤立系统中发生的不可逆过程，末态的墒值始终大于初态，这是个重要的结论，你是哪里不理解呢？

追问

比如一盆温水在冬天放在户外会结冰，固态水比液态水分子组织更有序，这种无序程度减小的结冰过程 我怎么觉得违背了热力学第二定律啊，因为水分子逐渐有序的过程中熵不是减少了吗， 但应该是增加了才对啊，我就是这一点没搞懂T T

追答

这个熵增加原理只能用于孤立系统，你将一碰温水放在户外那显然不是孤立系统了呀

追问

明白了谢谢！

Answer 4

我引用别人的答案。
熵指的是体系的混乱的程度.
物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。
从第一点看，从气体变成固体的反应都是熵减小的反应。石油能量消耗完了这还要看其生成的产物是何种类型。
从第二点看，熵值是增加的，因为转化为功的程度高。
（原回答者：panyutian2007）