請問熱力學第二定律的適用範圍舉例說明熱力學第二定律的實際應用

2021-03-05 09:22:21 字數 3226 閱讀 7992

1樓:不是苦瓜是什麼

熱力學第二定律在有限的巨集觀系統中也要保證如下條件:

1.該系統是線性的;

2.該系統全部是各向同性的。

另外有部分推論:比如熱輻射:恆溫黑體腔內任意位置及任意波長的輻射強度都相同,且在加入任意光學性質的物體時,腔內任意位置及任意波長的輻射強度都不變。

2023年,法國工程師薩迪·卡諾提出了卡諾定理。德國人克勞修斯(rudolph clausius)和英國人開爾文(lord kelvin)在熱力學第一定律建立以後重新審查了卡諾定理,意識到卡諾定理必須依據乙個新的定理,即熱力學第二定律。他們分別於2023年和2023年提出了克勞修斯表述和開爾文表述。

這兩種表述在理念上是等價的。

人們曾設想製造一種能從單一熱源取熱,使之完全變為有用功而不產生其他影響的機器,這種空想出來的熱機叫第二類永動機。它並不違反熱力學第一定律,但卻違反熱力學第二定律。

從分子運動論的觀點看,作功是大量分子的有規則運動,而熱運動則是大量分子的無規則運動。顯然無規則運動要變為有規則運動的機率極小,而有規則的運動變成無規則運動的機率大。

乙個不受外界影響的孤立系統,其內部自發的過程總是由機率小的狀態向機率大的狀態進行,從此可見熱是不可能自發地變成功的。

2樓:匿名使用者

熱力學第二定律的適用範圍是有限巨集觀系統,即我們已觀測到的物理學上的有限「宇宙」。對哲學上的整個宇宙是否成立尚無結論。

第二定律的發現者認為宇宙將走向「熱寂」,這是將第二定律推廣到整個哲學宇宙得出的結論,目前既不能證明,也不能證偽。

與第一定律不同,第二定律僅適用於巨集觀系統,即由大量微觀粒子構成的熱力學系統。第二定律在本質上是一種統計規律,對於由少數粒子構成的系統將不再成立。

樓上說,第二定律對生物進化不適用,這是錯誤的認識,關鍵是沒有真正理解第二定律。

如需進一步了解有關細節,可聯絡我。

「適用於線性的巨集觀系統」,當然適用,但不能說僅適用於線性的巨集觀系統。熱二對人類已發現的任何巨集觀系統都是成立的,至少說未見反例。如果誰能證實乙個反例存在,他在物理學和哲學史上的地位將和牛頓愛因斯坦並列。

簡單地說,所謂的耗散系統或自組織系統(屬於一種非線性系統)就是乙個「損人利己」的系統,從環境中獲取負熵,引起環境熵的更大增加(使環境變得更加無序),來實現自己的有序。而所謂的線性的巨集觀系統就是與耗散系統或自組織系統相對的一類系統,在這樣的系統中無自組織現象,熵是增大的。不過關於線性系統和非線性系統很多說法似是而非,不是專門研究不必過問。

耗散系統或自組織系統的存在只能加速宇宙總熵的增加,雖然區域性有減少。

關於熱二是否適用於微觀系統,我只舉乙個經典的例子,就可以說明熱二不適於微觀系統。乙個容器被隔板分為兩半,左邊假定有三個分子,右邊是理想真空。將隔板拿掉,左邊的分子就可能跑到右邊去,可以想象,由於分子運動是無規的,這三個分子究竟出現在**我們是說不清的,但在左右兩側出現的數量為1:

2或2:1 時發生的概率較大,而全部出現在一側3:0或0:

3的概率都是1/8。這就是說,拿掉隔板後分子自發擴散到右邊後仍可能自發地退回到原先的一半空間。只是概率小一些而已,並不是不能發生。

而熱二定律要是也適用於這樣的微觀系統,那麼這些分子就只能平均分布,不能自發退回。所以熱二在此不適用。現在假定左邊是1mol分子,擴散以後,可以計算一下自發退回左側的概率。

如此之小的概率事件要能夠發生恐怕需要的最概然時間要比宇宙的壽命長不知多少倍了,因此實際不可能發生。

因此僅對於巨集觀孤立系統而言發生的過程是自發的,是不可逆的。少量的微觀粒子構成的系統在自發變化後,是可以再自發變回去的。

3樓:港龍新秀

熱力學第二定律的表述方式雖然形式多樣,但它們都反映了能量轉化的方向這一根本特性。即有序能量可以全部無條件地轉化為無序能量,而無序能量全部轉化為有序能量是不可能的或有條件的。

從熱力學第二定律的產生過程來看,它是在對熱機效率的研究和大量實驗事實的基礎上,由物理學家們通過科學的思維加工而得出的。而對熱力學第二定律的應用,是隨著人們對該定律意義認識的不斷深化而逐步擴大的。這就需要進一步明確該定律的適用範圍問題。

.熱力學第二定律適用於範圍有限的系統

無數事實表明,把熱力學第二定律正確運用於範圍有限的巨集觀系統所得出的結論與實際事實是相一致的。但如果把該定律的使用範圍無限外推到整個宇宙,將會得出克勞修斯的所謂「熱寂說」。按照克勞修斯把無限的宇宙看作是乙個孤立系統的觀點,將熱力學第二定律應用於這個系統,就會得出宇宙的熵增量ds 0的結論。

即宇宙的熵永遠增加,最後趨於乙個平衡狀態;宇宙越接近於這個熵是極大的極限狀態,那就任何進一步的變化都不會發生了,這時宇宙就會進入死寂的永恆狀態。

「熱寂說」的錯誤,在於把有限範圍內得到的客觀規律,無根據地外推到了無限。

有限的系統和無窮大的無限系統是兩種性質根本不同的系統。在有限系統內成立的客觀規律,在無窮大的無限系統中未必能夠成立。

4樓:百度使用者

熱力學是基於統計的理論,既然是乙個統計的理論怎麼可能適用於微觀。

什麼叫統計,統計就是很多很多微觀個體的行為的表現的總和,這些很多很多微觀個體的表現加在一起呈現給你的就叫做巨集觀規律。

對於你舉的那個心臟幫浦的例子,我沒有看過,但是我可以肯定的是:首先它是乙個巨集觀事物,沒有深入到微觀粒子的尺度上;其次熱二定律說不可逆是說在一種什麼條件下(不引起其他變化,什麼叫不引起其他變化?)不可逆,並非說永遠都不可逆,去掉這個限制可逆過程在現實世界中多了去了。

而那篇小閱讀可能只是某張報紙上的一篇小文章,只能算科普趣聞,並不是科學文獻,對其中的術語不要深究。

5樓:澤五令

額,別人可以回答嗎?

6樓:匿名使用者

微觀分子不適用 每個分子角度來看 分子沒有固定狀態

7樓:木有道理不知道

對生物進化不適用。其他的不知道。

舉例說明熱力學第二定律的實際應用

8樓:匿名使用者

最實際的應用就是說明了第二類永動機不可能實現,請人們不要痴心妄想發明第二類永動機了

熱力學第二定律是從熱機和製冷機中得出來的,並且反過來服務於熱機和製冷機。它最主要的其實是規定了自然界中一切演化的前進方向,以及不可逆性。

其實熱力學第二定律定義了乙個物理量:熵,並且有乙個數學表示式:ds=dq/t

熵這個物理量很有用處,如果說現代動力學離不開「相位」這個概念,那麼現代熱力學就離不開「熵」這個概念,關於熵有好多應用呢!最典型的:判斷乙個化學反應自發不自發

關於熵的世紀大討論現在還在爭論不休,有好多有意思的東西。

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50分求解釋熱力學第二定律急啊

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