来源:不详 作者:佚名 更新时间:2005-11-24 16:54:55
热力学第二定理的运用 关键词 局域性 远程相互作用 摘要:本文叙述了热力学第二定理的孤立性和局域性要求,根据这个要求将热力学第二定理运用到存在远程相 互作用的体系中,得到这个定理是不适用的,从而启发物理学家研究这个问题 > 热力学第二定理有许多表述,根据我的学习体会,描述为;孤立体系的热运动总是向着熵增的方向发展, 并达到熵极大,(稳定的平衡态) > 热力学第二定理包含有两个内容:1,时间之箭的方向 2,时间之箭的目标 > 热力学第二定理对研究对象有个限制:孤立体系。下面的一个孤立体系,但是,热力学第二定理在运用上 却存在问题: > 桌面上有两杯水A B,水里悬浮有大量的电荷,外界对它们没有作用,可以把它们整体看作孤立体系,由 热力学第二定理得,体系应该有一个稳定的平衡态。我们从部分看:比如A,它受到B的电作用,不能视 为孤立体系,它有没有稳定态,就很成问题。同样B也是如此。同一研究对象,可能存在不同研究结果, 只能说明理论对于这样的研究对象存在先天不足。 > 这一体系有没有稳定态,得有物理方程确定,物理方程应该包含热和电 > 1 泊松方程 > 2 波尔兹曼方程 p=A*exp(qu/kT) >求解方程是困难的,它是非线型的,从直觉上讲,有解的可能性小。 普朗克熵理论的研究 下面是熵和热力学几率的关系的推导:普郎克发现孤立体系的熵和热力学几率存在单调的变化,猜测熵和热力 学几率存在如下关系: S=f(W) 设体系有独立的两部分, S---------体系总熵 S1-------1部分的熵 S2-------2部分的熵 W-------总几率 W1-----1部分的几率 W2-----2部分的几率 设S=S1+S2=f(W) S1=f(W1) S2=f(W2) W=W1*W2---------(1) 通过微积分运算,得到 S=k*In(W)----------(2)(参阅王竹溪<统计物理学导论>第2版) 如果体系由无限独立部分组成,则S=S1+S2+S3+。。。。Sn+。。 Si是局域熵热力学第 二定理表示为:S1=S1max S2=S2max。。。。。(3) 以上推倒体现了热力学明显的局域性,也暴露了这种性质的力学本质:要求每个局域的 独立性,如果不独立,则 W=W1*W2---------(1) 不成立,则普朗克的推导就有漏洞, 实际上,世界上存在破坏这种局域独立性的现象,比如桌面上有两杯水,(可以看作总体 系的两个部分,部分的划分是任意的)水里悬浮有大量电荷,两杯水之间存在远程相互作用, 独立性就没有意义,普朗克的熵理论不能适用于这样的研究对象。 普朗克的熵理论的背景是热力学第二定理,普朗克提出 S=f(w) 原因为:孤立体系的热运动总是朝着熵增的方向发展,而热力学几率也是在增加,现在的体系不适用 于普朗克的理论,则也会不适用于热力学第二定理,我们知道,热力学第二定理要求平衡态的出现, 平衡态的表示为 S1=S1max S2=S2max 这个体系中的局域独立性已经破坏,S1,S2没有意义。 |
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