不可逆过程的建设性作用.doc

不可逆过程的建设性作用.doc:..本科毕业论文学院:电子信息与物理科学学院班级:姓名:10级物理专升本班郭文琴指导教师: 张栓柱职称: 教师完成日期:2012年5戸17曰不可逆过程的建设性作用专业:物理学 姓名:郭文琴 学号:10205606指导老师:张栓柱摘要可逆过程只是一种理论上的理想过程,而自然界中一切实际过程都是不可逆的,这一结论有其十分重耍的科学意义。事件先后顺序的不可逆性,也才真止突出了物质世界不但是存在着,而且还在演化着、进化着的特征,这正是热力学第二定律的重要贡献。本文在介绍了不可逆过程概念的基础上,用严密的数学推导定义了爛,阐释了热力学中线性和非线性不可逆过程,列举了爛在自然生活中的应用。关键词不可逆过程,嫡增加原理,线性非线性目录引言 1•不可逆过程概念 1・3实例 4嫡在信息学中的应用4・1信息嫡 结束语 参考文献 引言可逆过程与不可逆过程是热力学中极为重要的概念。可逆过程是一个理想的极限,是没有耗散损失的准平衡过程,而实际生活中发生的过程不是无耗散因索的准静态过程,一切非准静态过程都是不可逆过程。本文先叙述了热力学中准静态过程和可逆过程的概念,从而引导叙述了不可逆过程,之后用数学语言定义推导出了热力学中重要的理论一炳的原理,接着阐释了热力学中线性和非线性不可逆过程,最后说明了爛在实际生活中的应用和对未來科学的指导意义。,先叙述一下热力学屮的过程和准静态过程的概念。我们知道处于平衡状态下的热力学系统,在受到外界作用时系统的状态就要发生变化。热力学把系统从一个平衡状态出发,经过一系列中间状态而变化到另一个平衡状态,它所经历的全部状态的综合称为热力过程,简称过程。实际的热力过程往往很是复杂的,所经丿力的一系列屮间状态都是非平衡状态。由于只有平衡状态才有确定的状态参数,所以为了便于分析研究,必须引进这样一•种理想的热力过程,即过程中系统所经历的一系列状态都无限接近于平衡状态,这种过程称为“准平衡过程”或“准静态过程”。而实际过程都是在有限的速度下进行的,由于气体分子热运动的平均速度可达每秒数百米以上,气体压强变化的传播速度也达每秒数百米,所以一般情况下气体的平衡状态被破坏以后,建立新的平衡状态所需的吋间(称为弛豫时间)非常短,因而气体状态的变化过程很接近于准平衡过程,可以近似按准平衡过程进行分析。我们所研究的可逆过程是没有耗散损失的准平衡过程。热力学屮定义,当系统完成某一过程后,如果令过程逆向进行而能使过程屮所涉及的一•切(系统及外界)都回复到初始状态,不留下任何变化,则此过程称为可逆过程,反之即为不可逆过程。从比较广泛的意义上说,可逆过程是消除了一切不可逆因素的、具有可逆性的过程,所以可逆过程需要满足的条件是:①第一是准平衡过程,在过程进行中,系统内部、系统与外界Z间以及过程所涉及到的外界各物体之间,热与力的不平衡应为无限小,如果存在相变和化学反应述应满足相平衡和化学平衡的条件;②过程屮不存在耗散效应。所谓耗散效应指由于摩擦、非弹性变形、电流流经电阻等使功不可逆的转变为热的现象。在不可逆过程中,各种不可逆因素将造成做功能力的损失,系统所作的功必然小于相应的可逆过程所作的功。可逆过程是热力学屮极为重要的一个概念。可逆过程具有的可逆特性说明这类过程进行的结果不产生任何能量损失,因此可逆过程是一个理想的极限,可以作为实际过程中能量转换效果比较的标准。而口,由于可逆过程便于分析和计算,所以由假设的可逆过程所得到的结果,在经验基础上加以修正即可用于实际过程。这里需要指出的是,并不是任何实际过程都可以简化为可逆过程的,那些与可逆过程的条件和并甚远或者完全不可逆的过程,就不能作为可逆过程处理。例如,爆炸、气流节流、气体向真空的口由膨胀等。例如,河水能从高处流向低处,这就是不可逆过程,因为水不可能自发地再从低处回到高处。这里“自发地”三个字很重要,因为我们完全可以用抽水机把水从低处抽到高处,即需要外界对水做功,于是外界发生了变化,产生了影响,这种影响是不可能消除的。这样的例子可以举岀很多很多:煤炭燃烧可以放出热量,而反过来则不可能把放岀的热量完全收回再变为煤炭;生命的孕育、生长、衰老、死亡,都不可能逆向进行……再如,滑动摩擦力做功是典型的耗散过程,它会消耗机械能而生热,生成的热不可能全部再转化为机械功。其他能量转化为热的过程也是耗散过程,如电流通过电阻生热等。扩散过程也是典型的耗散过程,两种气体放到一个容器内,总会均匀地混合起來,但