熵和焓的理解

1、entropy描述熱力學(xué)系統(tǒng)的重要態(tài)函數(shù)之一。嫡的大小反映系統(tǒng)所處狀態(tài)的穩(wěn)定情況，嫡的變化指明熱力學(xué)過(guò)程進(jìn)行的方向，嫡為熱力學(xué)第二定律提供了定量表述。為了定量表述熱力學(xué)第二定律，應(yīng)該尋找一個(gè)在可逆過(guò)程中保持不變， 在不 可逆過(guò)程中單調(diào)變化的態(tài)函數(shù)?？藙谛匏乖谘芯靠ㄖZ熱機(jī)時(shí)，根據(jù)卡諾定理得出， 對(duì)任意循環(huán)過(guò)程都有image:嫡1 .jpg ,式中image:嫡2 .jpgq是系統(tǒng)從溫度為 t的熱源吸收的微小熱量，等號(hào)和不等號(hào)分別對(duì)應(yīng)可逆和不可逆過(guò)程。可逆循環(huán) 的image:嫡3 .jpg表明存在著一個(gè)態(tài)函數(shù)嫡，定義為 image:嫡 4 .jpg對(duì)于絕熱過(guò)程q = 0,故s0,即系統(tǒng)的嫡在可逆絕

2、熱過(guò)程中不變， 在不可 逆絕熱過(guò)程中單調(diào)增大。這就是嫡增加原理。由于孤立系統(tǒng)內(nèi)部的一切變化與外 界無(wú)關(guān)，必然是絕熱過(guò)程，所以嫡增加原理也可表為：一個(gè)孤立系統(tǒng)的嫡永遠(yuǎn)不 會(huì)減少。它表明隨著孤立系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)，其嫡單調(diào)增大，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)時(shí)，嫡達(dá)到最大值。嫡的變化和最大值確定了孤立系統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行的方向 和限度，嫡增加原理就是熱力學(xué)第二定律。能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種量度，形式多樣，可以相互轉(zhuǎn)換。某種形式的能量如 內(nèi)能越多表明可供轉(zhuǎn)換的潛力越大。 嫡原文的字意是轉(zhuǎn)變，描述內(nèi)能與其他形式 能量自發(fā)轉(zhuǎn)換的方向和轉(zhuǎn)換完成的程度。 隨著轉(zhuǎn)換的進(jìn)行，系統(tǒng)趨于平衡態(tài)，嫡 值越來(lái)越大，這表明雖然在此過(guò)程中能量

3、總值不變， 但可供利用或轉(zhuǎn)換的能量卻 越來(lái)越少了 。內(nèi)能、嫡和熱力學(xué)第一、第二定律使人們對(duì)與熱運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的 能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的基本特征有了全面完整的認(rèn)識(shí)。從微觀上說(shuō)，嫡是組成系統(tǒng)的大量微觀粒子無(wú)序度的量度， 系統(tǒng)越無(wú)序、越 混亂，嫡就越大。熱力學(xué)過(guò)程不可逆性的微觀本質(zhì)和統(tǒng)計(jì)意義就是系統(tǒng)從有序趨 于無(wú)序，從概率較小的狀態(tài)趨于概率較大的狀態(tài)。在信息論中，嫡可用作某事件不確定度的量度。 信息量越大，體系結(jié)構(gòu)越規(guī) 則，功能越完善，嫡就越小。利用嫡的概念，可以從理論上研究信息的計(jì)量 、傳遞、變換、存儲(chǔ)。此外，嫡在控制論、概率論、數(shù)論、天體物理、生命科學(xué) 等領(lǐng)域也都有一定的應(yīng)用。注：嫡的增加表示系統(tǒng)從幾率小的

4、狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)演變，也就是從比較有規(guī)則、有秩序的狀態(tài)向更無(wú)規(guī)則，更無(wú)秩序的狀態(tài)演變。始enthalpy熱力學(xué)中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個(gè)重要狀態(tài)參量，常用符號(hào)h表示。對(duì)一定質(zhì)量的物質(zhì)，始定義為h = u+pv,式中u為物質(zhì)的內(nèi)能，p為壓力,v為體積。 單位質(zhì)量物質(zhì)的始稱為比始，表示為h = u+p/ p ,u為單位質(zhì)量物質(zhì)的內(nèi)能（稱為 比內(nèi)能），p為密度，1/p為單位質(zhì)量物質(zhì)的體積。始具有能量的量綱。一定 質(zhì)量的物質(zhì)按定壓可逆過(guò)程由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，始的增量便等于在此過(guò)程中吸入的熱量。氣體的內(nèi)能是氣體分子微觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能， 其中包括分子的平移動(dòng)能、分子轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng)能和分子內(nèi)部的振動(dòng)以及離解能量

5、等。 單原子氣體分子只有平移動(dòng)能，多原 子氣體分子除具有平移動(dòng)能外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能。在熱力學(xué)溫度1500k以下，振動(dòng)和離解能可忽略不計(jì)，氣體內(nèi)能只包括平移動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。 這兩部分能量在 理論上都正比于熱力學(xué)溫度 to對(duì)于完全氣體（在常溫常壓下，空氣與完全氣體 很相近），定壓比熱cp可視為常數(shù)，單位質(zhì)量氣體的始等于cp和氣體熱力學(xué)溫度 t的乘積，即h=cpt。實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體的cp同t和p都有關(guān)系，溫度的影響比 壓強(qiáng)要大一些，但影響都不很大。在理論和工程計(jì)算中， cp常被看成常數(shù)。在溫 度不太高時(shí)（如一般熱機(jī)和超聲速飛機(jī)所達(dá)到的溫度），空氣的 cp值通常取為 1004.6焦耳/ （千克開）。在氣流問(wèn)題中，氣體的比烙等于氣體內(nèi)能和流動(dòng)功之和，因?yàn)閜/p等于單位質(zhì)量流體流精品資料動(dòng)動(dòng)能2 之和，稱為總比烙，通常以h +v2氣體的總比始不變，即一h0表示。在與外界沒有能量交換的氣流中，沿