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文檔簡介

1、焓(enthalpy),符號H,是一個系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)。 定義一個系統(tǒng)內(nèi):H = U + pV式子中H”為焓,U為系 統(tǒng)內(nèi)能決為其壓強(qiáng),V則為體積。焓不是能量,僅具有 能量的量綱,它沒有明確的物理意義。焓有下述一些特 性:焓的絕對值無法求得,使用配分函數(shù)求出的焓值也 不是絕對值。焓是系統(tǒng)的容量性質(zhì),與系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的數(shù)量成正比。焓是一個狀態(tài)函數(shù),也就是說,系統(tǒng)的狀態(tài)一定,焓是值就定了。單位質(zhì)量的物質(zhì)所含有的熱量叫作恰.系統(tǒng)的狀態(tài)一定,恰值也確定了。 恰是代表流動工質(zhì)沿著流動方向往前方傳遞的總能量(內(nèi)能、推動功、動能、勢能) 中,直接取決于熱力狀態(tài)的那部分能量。舉例:單位時間內(nèi)鍋爐主蒸汽的熱恰-(鍋

2、爐 給水的熱恰+排污水的熱?。?單位時間內(nèi)進(jìn)爐煤的低位發(fā)熱值,就是鍋爐的效率啊。 引用恰的概念,可使熱工計算大為簡單,對借助于圖解法來研究工質(zhì)的熱力過程更為 方便。熵的說明:熱量是工質(zhì)與外界存在溫差時所傳遞的能量,則溫度T是傳熱的推 動力,只要工質(zhì)與外界有微小的溫差就能傳熱,于是相應(yīng)地也應(yīng)有某一狀態(tài)參數(shù)的變 化來標(biāo)志有無傳熱,這個狀態(tài)參數(shù)定名為熵。根據(jù)熵的變化,可以判斷工質(zhì)在可逆過 程中是吸熱、放熱,還是絕熱。熵的更重要的作用是用以恒量過程的不可逆程度。 如:蒸汽經(jīng)過節(jié)流孔板,噴嘴等處可以理解為等熵絕熱過程的。恰是單位物質(zhì)所含能量的多少!汽輪機(jī)中就是一個恰降的過程,恰降的過程就 是對外做功的過

3、程!實(shí)際上,哪怕效率非常高的機(jī)組,恰降也不會很高,我們?yōu)槭裁床?能讓恰降更大呢?這就引出了熵,霍金語:“熵是一種新的世界觀”熵的多少代表了 我們利用這些能量所需要付出代價的多少。恰降的過程伴隨著熵增,當(dāng)恰降到一定 程度,熵會增到一定程度,也就說我們利用這些能所需要的代價越來越高,熵增到一 定程度,需要付出的代價已經(jīng)不劃算利用這些能源了!熵是一種代價,它決定了我們不能靠能量守恒定律而盡情揮霍能源。舉例,同樣參數(shù)的汽輪機(jī),背壓機(jī)組能發(fā)電20-30MW,凝氣機(jī)組能發(fā)電100MW,因為我們建立了真空,付出了循環(huán)水的“代價”熵描述熱力學(xué)系統(tǒng)的重要態(tài)函數(shù)之一。熵的大小反映系統(tǒng)所處狀態(tài)的穩(wěn)定情 況,熵的變化

4、指明熱力學(xué)過程進(jìn)行的方向,熵為熱力學(xué)第二定律提供了定量表述。用 符號“S”表示,單位為:j/K焓(enthalpy),符號H,是一個系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)。物理意義:H=U+pV焓二流 動內(nèi)能+推動功焓表示流動工質(zhì)所具有的能量中,取決于熱力狀態(tài)的那部分能量定 義一個系統(tǒng)內(nèi):H = U + pV式子中H為焓,U為系統(tǒng)內(nèi)能如為其壓強(qiáng),V則為體 積。對于在大氣內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),壓強(qiáng)一般保持常值,則有AH = AU + pAV規(guī) 定放熱反應(yīng)的焓取負(fù)值。如:SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);AH= -130.3 kJ/mol 表 示每生成1 mol H2SO4放出130.3 kJ的熱。嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)熱

5、化學(xué)方程式格式: H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ArH0m=-286kJ-mol-1 (。表示標(biāo)準(zhǔn)態(tài),r 表示反應(yīng),m 表示1mol反應(yīng).含義為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行一摩爾反應(yīng)的焓變)熵熵shang entropy物理意義:物質(zhì)微觀熱運(yùn)動時,混亂程度的標(biāo)志。熱力學(xué)中表 征物質(zhì)狀態(tài)的參量之一,通常用符號S表示。在經(jīng)典熱力學(xué)中,可用增量定義為 dS=(dQ/T),式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度;dQ為熵增過程中加入物質(zhì)的熱量;下標(biāo) “可逆”表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的,則 dS(dQ/T)不可逆。單位質(zhì)量物質(zhì)的熵稱為比熵,記為s。熵最初是根據(jù)熱力學(xué)第二定律引出的一個反映自發(fā)

6、過程不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)參量。熱力學(xué)第二定 律是根據(jù)大量觀察結(jié)果總結(jié)出來的規(guī)律,有下述表述方式:熱量總是從高溫物體傳 到低溫物體,不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化;功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但 任何熱機(jī)不能全部地、連續(xù)不斷地把所接受的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣?即無法制造第二類永 動機(jī));在孤立系統(tǒng)中,實(shí)際發(fā)生的過程,總使整個系統(tǒng)的熵值增大,此即熵增原 理。摩擦使一部分機(jī)械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊?,使熵增加。熱量dQ由高溫(T1)物體傳 至低溫(T2)物體,高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1,低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2,把兩 個物體合起來當(dāng)成一個系統(tǒng)來看,熵的變化是dS=dS2-dS1 0,即熵是增加的. 物

7、理學(xué)上指熱能除以溫度所得的商,標(biāo)志熱量轉(zhuǎn)化為功的程度.科學(xué)技術(shù)上泛指 某些物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的一種量(lidng )度,某些物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)可能出現(xiàn)的程度。亦被社 會科學(xué)用以借喻人類社會某些狀態(tài)的程度.在信息論中,熵表示的是不確定性的 量度。1.只有當(dāng)你所使用的那個特定系統(tǒng)中的能量密度參差不齊的時候,能量才能 夠轉(zhuǎn)化為功,這時,能量傾向于從密度較高的地方流向密度較低的地方,直到一切都 達(dá)到均勻為止。正是依靠能量的這種流動,你才能從能量得到功。江河發(fā)源地的水 位比較高,那里的水的勢能也比河口的水的勢能來得大。由于這個原因,水就沿著江 河向下流入海洋。要不是下雨的話,大陸上所有的水就會全部流入海洋,而海平面

8、將 稍稍升高??倓菽苓@時保持不變。但分布得比較均勻。正是在水往下流的時候,可 以使水輪轉(zhuǎn)動起來,因而水就能夠做功。處在同一個水平面上的水是無法做功的,即 使這些水是處在很高的高原上,因而具有異常高的勢能,同樣做不了功。在這里起決 定性作用的是能量密度的差異和朝著均勻化方向的流動。熵是混亂和無序的度量. 熵值越大,混亂無序的程度越大.我們這個宇宙是熵增的宇宙.熱力學(xué)第二定律,體 現(xiàn)的就是這個特征.生命是高度的有序,智*高度的有序.在一個熵增的宇宙為什 么會出現(xiàn)生命?會進(jìn)化出智*負(fù)熵)熱力學(xué)第二定律還揭示了,局部的有序是可能 的,但必須以其他地方更大無序為代價.人生存,就要能量,要食物,要以動植物

9、的死 亡(熵增)為代價.萬物生長靠太陽.動植物的有序,又是以太陽核反應(yīng)的衰竭(熵 增),或其他的熵增形勢為代價的.人關(guān)在完全封閉的鉛盒子里,無法以其他地方的 熵增維持自己的負(fù)熵.在這個相對封閉的系統(tǒng)中,熵增的法則破壞了生命的有序. 熵是時間的箭頭,在這個宇宙中是不可逆的.熵與時間密切相關(guān),如果時間停止流 動,熵增也就無從談起任何我們已知的物質(zhì)能關(guān)住的東西,不是別的,就是時 間.低溫關(guān)住的也是時間.生命是物質(zhì)的有序結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與具體的物質(zhì)不是 同一個層次的概念.就象大廈的建筑材料,和大廈的式樣不是同一個層次的概念一 樣.生物學(xué)已經(jīng)證明,凡是到了能上網(wǎng)歲數(shù)的人,身體中的原子,已經(jīng)沒有一個是剛 出生時候

10、的了.但是,你還是你,我還是我,生命還在延續(xù).倒是死了的人,沒有了新 陳代謝,身體中的分子可以保留很長時間.意識是比生命更高層次的有序.可以在生 命之間傳遞.說到這里,我想物質(zhì)與意識的層次關(guān)系應(yīng)該比較清楚了.這里之所以 將唯物二字加上引號.是因為并不徹底.為什么熵減是這個宇宙的本質(zhì),還沒法回 答.(摘自人民網(wǎng)BBS論壇)不管對哪一種能量來說,情況都是如此。在蒸汽機(jī)中,有 一個熱庫把水變成蒸汽,還有一個冷庫把蒸汽冷凝成水。起決定性作用的正是這個 溫度差。在任何單一的、毫無差別的溫度下一一不管這個溫度有多高一一是不可能 得到任何功的。熵”(entropy)是德國物理學(xué)家克勞修斯(Rudolf Cl

11、ausius, 1822 - 1888)在1850年創(chuàng)造的一個術(shù)語,他用它來表示任何一種能量在空間中分 布的均勻程度。能量分布得越均勻,熵就越大。如果對于我們所考慮的那個系統(tǒng)來 說,能量完全均勻地分布,那么,這個系統(tǒng)的熵就達(dá)到最大值。在克勞修斯看來,在一個 系統(tǒng)中,如果聽任它自然發(fā)展,那么,能量差總是傾向于消除的。讓一個熱物體同一 個冷物體相接觸,熱就會以下面所說的方式流動:熱物體將冷卻,冷物體將變熱,直到 兩個物體達(dá)到相同的溫度為止。如果把兩個水庫連接起來,并且其中一個水庫的水 平面高于另一個水庫,那么,萬有引力就會使一個水庫的水面降低,而使另一個水面 升高,直到兩個水庫的水面均等,而勢能也

12、取平為止。因此,克勞修斯說,自然界中的 一個普遍規(guī)律是:能量密度的差異傾向于變成均等。換句話說,“熵將隨著時間而增 大”。對于能量從密度較高的地方向密度較低的地方流動的研究,過去主要是對于 熱這種能量形態(tài)進(jìn)行的。因此,關(guān)于能量流動和功-能轉(zhuǎn)換的科學(xué)就被稱為“熱力 學(xué)”,這是從希臘文“熱運(yùn)動”一詞變來的。人們早已斷定,能量既不能創(chuàng)造,也不 能消滅。這是一條最基本的定律;所以人們把它稱為“熱力學(xué)第一定律”??藙谛?斯所提出的熵隨時間而增大的說法,看來差不多也是非?;镜囊粭l普遍規(guī)律,所以 它被稱為“熱力學(xué)第二定律”。2.信息論中的熵:信息的度量單位:由信息論的創(chuàng) 始人Shannon在著作通信的數(shù)學(xué)理論中提出、建立在概率統(tǒng)計模型上的信息

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