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不同系统间传热不可逆的统计证明

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[目录]
一、引言
二、计算和比较过程
外文资料
外文翻译

[摘要]
通过对两个不同的宏观理想气体系统间发生热传导前、后总的微观状态数进行计算比较,利用Boltzmann关系证明传热后熵增加,并根据对微观状态数数量级的估算,从微观上认识了热传导过程不可逆性的本质。

[正文]
一、引言
众所周知,自然界中的一切宏观过程都是不可逆过程。如宏观的热传导过程和扩散过程。人们判断不可逆过程的普遍方法是用热力学理论证明其过程前后的熵增加。其实,只证明某过程熵增加并不能证明此过程就是不可逆过程,而必须从微观上用统计的方法证明过程前后的热力学几率相差悬殊,过程后系统状态出现的概率远大于过程前系统状态出现的概率。为了认识宏观热传导不可逆性的实质,我们从微观入手,对两个体积不同的宏观理想气体系统发生热传导前、后的微观状态数进行计算和比较,进而从微观上证明宏观热传导过程是不可逆的。
二、计算和比较过程
如下图1所示 ,假设一绝热容器内有 、 两块绝热隔板将容器分为 、 、 三部分。其中 、 两部分内充满着同种理想气体,分子数均为 ,体积均为 ,温度分别为 和 。 部分为真空,体积为 。
请看以下图1—图4的4个变化过程。
过程(1):将图1中隔板 抽去, 部分中理想气体会自动向 部分膨胀,达到平衡后,形成 部分, 部分分子数仍为 ,温度仍为 ,体积为 ,显然 = + ,如下图2所示。
过程(2):将图1隔板 换成透热隔板 ,假设 > ,则 、 两部分间将会发生热传导现象,达到平衡后, 、 两部分温度均为 ,分子数均为 ,体积均为 ,如下图3所示。
过程(3):将图3中隔板 抽去, 部分中理想气体会自动向 部分膨胀,达到平衡后,形成 部分, 部分分子数仍为 ,温度仍为 ,体积为 ,显然仍有 = + ,如下图4所示。
......

[参考文献]
[1] 王竹溪.统计物理学导论[M].北京:人民教育出版社,1965年8月第二版P94—P95
[2] 汪志诚.热力学?统计物理[M].北京:高等教育出版社,2003年3月第三版P234—P252
[3] 李椿等.热学[M].北京:高等教育出版社,1979年P237—P238

[原文截取]
不同系统间传热不可逆的统计证明
摘 要 通过对两个不同的宏观理想气体系统间发生热传导前、后总的微观状态数进行计算比较,利用Boltzmann关系证明传热后熵增加,并根据对微观状态数数量级的估算,从微观上认识了热传导过程不可逆性的本质。
关键词 系统 热传导 微观状态数 不可逆过程
一、引言
众所周知,自然界中的一切宏观过程都是不可逆过程。如宏观的热传导过程和扩散过程。人们判断不可逆过程的普遍方法是用热力学理论证明其过程前后的熵增加。其实,只证明某过程熵增加并不能证明此过程就是不可逆过程,而必须从微观上用统计的方法证明过程前后的热力学几率相差悬殊,过程后系统状态出现的概率远大于过程前系统状态出现的概率。为了认识宏观热传导不可逆性的实质,我们从微观入手,对两个体积不同的宏观理想气体系统发生热传导前、后的微观状态数进行计算和比较,进而从微观上证明宏观热传导过程是不可逆的。
二、计算和比较过程
如下图1所示 ,假设一绝热容器内有 、 两块绝热隔板将容器分为 、 、 三部分。其中 、 两部分内充满着同种理想气体,分子数均为 ,体积均为 ,温度分别为 和 。 部分为真空,体积为 。
请看以下图1—.....
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