首页 >
不可逆
✍ dations ◷ 2025-08-25 15:43:26 #不可逆
在热力学领域中,不可逆过程(Irreversible process)是相对可逆过程而言的,指的是在时间反演变换下只能单向进行的热力学过程,这种热力学过程所具有的性质被称作不可逆性。从热力学角度而言,自然界中所有复杂的热力学过程都具有宏观上的不可逆性。宏观上不可逆性现象产生的原因在于,当一个热力学系统复杂到足够的程度,组成其系统的分子之间的相互作用使系统在不同的热力学态之间演化;而由于大量分子运动的高度随机性,分子和原子的组成结构和排列的变化方式是非常难于预测的。热力学状态的演化过程需要分子之间彼此做功,在做功的过程中也伴随有能量转换以及由分子间摩擦和碰撞引起的一定热量的流失和耗散,这些能量损失是不可复原的。十九世纪五十年代德国物理学家鲁道夫·克劳修斯通过引入他的熵概念,首次在数学上量化解释了热力学过程的不可逆性。克劳修斯从热机的效率出发,认识到正转变(功转变成热量)可以自发进行,而负转变(热量转变成功)作为正转变的逆过程却不能自发进行。负转变的发生需要同时有一个正转变伴随发生,并且正转变的能量要大于负转变,这实际是意味着自然界中的正转变是无法复原的。克劳修斯在他1854年的随笔《关于热的力学理论的第二基础定理的一个修正形式》中有相关描述。宏观上具有大量分子数的热力学系统的行为是具有统计性的,它受到同样具有统计意义的热力学定律的制约。而从微观上看,单个分子的行为受到牛顿力学的制约,而包括牛顿力学在内的所有基础性物理定律都在时间反演下成立,也就是说单个分子的微观行为,如单个分子的运动和碰撞是具有可逆性的。如此说来,如果一个低熵的热力学系统随时间演化而到达了高熵的平衡态,从单个分子的微观角度来看这种演化是可逆的,即每个分子都有可能通过时间反演变换下的运动回到初始状态。然而对于整个具有大量分子数的宏观系统而言这是不可逆的,这是由于分子数量庞大,很难找到这样一种特殊情形能够使所有分子都满足回到初始状态的条件。而对于具有高熵的平衡态而言,可能的分子组态数量远比初始的低熵的分子组态数量多得多,从而在统计意义下,几乎不可能出现这样使热力学系统获得负熵的可逆过程。这就是奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼在1870年代对不可逆性作出的统计诠释,在他1877年10月的一篇名为《热的力学理论第二定律和概率计算或与热平衡有关的几个定律》的论文中,他指出:从这里的“熵等同于状态发生的概率”这一概念出发,玻尔兹曼定义了所谓玻尔兹曼熵的概念,即熵正比于热力学概率(分子组态数)的自然对数:其中k是玻尔兹曼常数,W是热力学概率,即热力学系统所有可能出现的分子组态数。
相关
- 窄谱β-内酰胺类抗生素(Beta-lactam antibiotic)是一种种类很广的抗生素,其中包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类(英语:monobactam)、碳青霉烯和青霉烯类酶抑制剂等。基本上
- 凝血血液凝固,或称为凝血指的是血液由液体状态转变为不流动的凝胶状态的过程,是生理性止血的重要环节。血液凝固的实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原变成不可溶的纤维蛋白的过程。
- 精子囊肿精子囊肿,或称精液囊肿、附睾囊肿,是睾丸网或附睾头部发生的一种潴留性囊肿,囊肿内含有精子。这种现象一般出现在青少年身上,一般是无痛的,也没有很大的危险性。而特大的精子囊肿
- 语法范畴语法范畴(Grammatical category),也称语法特征(Grammatical feature),是指通过句法或形态上的特征对各种语法意义的归类。语法范畴可以定义为通过句法或形态上的语法特征对各种语
- 德斯蒙德·莫利斯德斯蒙德·莫利斯(Desmond Morris,全名Desmond John Morris,1928年1月24日-)英国著名动物学家。出生于英国威尔特郡,中学毕业后,就读英国伯明翰大学,得学士学位。后又入牛津大学继续
- 锝-99m锝-99m是锝-99的核同质异能素。化学符号是Tc-99m,半衰期为6小时。占全世界医疗用放射性元素的80%,其中90%用于扫描诊断,像是单光子电脑断层扫描(英语:Single-photon emission com
- 拉斐特夫人拉斐特夫人,也译为拉法耶特夫人(Madame de La Fayette,1634年3月18日─1693年5月15日),法国小说家。其作品《克莱芙王妃》(La Princesse de Clèves)被奉为法国首部出色小说,并开心
- 赫德岛和麦克唐纳群岛赫德岛和麦克唐纳群岛(英语:Heard Island and McDonald Islands,简称:HIMI),印度洋无人居住的荒岛,1947年起纳入澳洲海外领地,1997年获选为世界自然遗产(亚洲、大洋洲地区)。赫德岛以
- 康斯坦丁一世君士坦丁或肯尼思之子君士坦丁(中世纪盖尔语:Constantín mac Cináeda;现代盖尔语:Còiseam mac Choinnich;死于877年)是皮克特人的国王。他被现代化称为皮克特的君士坦丁二世,
- 西米德兰兹都会区西米德兰(英语:West Midlands),是英国英格兰下辖的9个次级行政区之一,位于中部以西一带。注:“”为1974年的区划