請教熱力學問題請教一個熱力學問題

2021-03-06 22:46:40 字數 1657 閱讀 4882

1樓:匿名使用者

chen_82 網友的回答比較接近正解。不過說的還不透,補充一下。

為何可逆過程必須是準靜態過程?實際上就是要回答如果不是準靜態過程,那麼一定不可逆。

首先要說的是上述命題並非完全正確(但據我所知僅存在一個反例)。例如氣體(或其它物態)等容過程無論是否準靜態(無非體積功),做功都是零。這樣q=deltau,僅取決於系統始終態。

假定先快速(非靜態)升溫,此時吸熱量q=deltau,再緩慢(或快速)降溫至初始溫度,則系統放出等量的熱。系統和外界同時復原,可見原先的非靜態過程是可逆的。

而任何涉及體積變化的過程,如果是非靜態過程,則一定不可逆。(以下僅討論這種情況)

體積功取決於外力的大小。在涉及體積變化的情況下,準靜態過程中系統和外界的壓強必須僅相差一個無窮小(否則不可能準靜態,完全相同時,體積不會變化),因此準靜態過程的體積功可以用=-積分(pdv)計算,其中p為系統壓強。對於某種特定的準靜態壓縮過程,例如等溫準靜態壓縮(或其它任意的明確的準靜態過程),該過程總可以非靜態地進行,而非靜態壓縮過程的每一微小步驟中,p外 總是要明顯大於 p系統 的【注】(如果相同就不會被壓縮,如果僅大一個無窮小,就必然是準靜態過程)。

因此壓縮過程外界做功量(-積分(p外dv))總是比對應的準靜態過程來得大(對於相同的始終態)。相反膨脹過程中,非靜態過程外界「得到」的功總是比對應的準靜態過程來的小。

對於一個無摩擦準靜態過程,只要令其沿原路徑逆向準靜態執行至系統恢復原狀,那麼前一(例如壓縮)過程外界做的功一定會在逆過程中全部「還給」外界,從而外界恢復原狀。即原過程是可逆的。

對於一個非靜態過程(例如上面說的非靜態壓縮)發生後,無論你用哪種方法將系統恢復原狀,你都不可能將前面壓縮消耗的功全部「還給」外界。 也就是說當系統恢復原狀時,外界必定有一部分功變成了熱(根據能量守恆)。即外界無法恢復原狀,故非靜態過程不可能是可逆的。

【注】此處並非很嚴格。非準靜態過程的中間狀態不是平衡態,沒有一個統一的p內(而是呈現出梯度分佈),可以將系統分為很多個小部分,每一小部分的壓強都會小於p外。

可逆過程的概念比較抽象,難以透徹理解,你問的問題的本質原因也較難用簡潔的語言說透。對上述回答仍有疑問,歡迎繼續提出。

2樓:匿名使用者

因為非平衡態的過程必然伴隨著熵的增加。

3樓:匿名使用者

因為準靜態過程中的每一中間狀態都處於平衡態。任何過程進行時必然破壞原來的平衡,使系統處於非平衡態。要使系統達到新的平衡態需要一定的時間,稱為弛豫時間。

這個時間的長短由促成平衡的過程性質決定。

4樓:

首先要理解兩個定義:

可逆過程----一個系統由某個狀態出發經過某一過程達到另一狀態,如果存在另一過程,能使系統回到原來的狀態,同時消除了原來的過程對外界所引起的一切影響,則原來的過程就稱為可逆過程」。

準靜止狀態 -- 準靜態過程是「熱力學系統在變化時經歷的一種理想過程,準靜態過程的每一箇中間狀態都處於平衡態」。或者可以更明確的定義:熱力學系統狀態發生變化時,經歷的每一中間狀態都無窮接近於平衡態的熱力過程稱為準靜態過程。

因為可逆過程定義中的初態和終態是任意的,所以定義的第一個意義是系統經歷一個可逆過程後,可以嚴格地按照原來的途徑返回到最初的狀態,因此可逆過程必然是準靜態過程。該定義的另外一個意義是,可逆過程中不存在任何的耗散損失,因此,在按其反過程返回初態後,沒有給外界留下任何的痕跡。

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