热力学中的熵增原理

老师上课讲课时说到任意过程,熵变都向大于0方向进行(可逆绝热过程熵变为0);但是讲到孤立系统的熵增原理时,又说孤立系统的子系统熵变可以为负值……
不是任意过程熵变都大于0么,怎么会出现负值的熵变呢?是这两个概念有所区别么?拜托详细讲一下

我来答

熵增原理就是孤立热力学系统的熵不减少,总是增大或者不变。用来给出一个孤立系统的演化方向。说明一个孤立系统不可能朝低熵的态发展即不会变得有序。

中文名
熵增原理
表达式
△ S ≥ 0
应用学科
物理学
适用领域范围
热力学
基本内容
  系统经绝热过程由一状态达到另一状态熵值不减少——熵增原理(theprincipleof the increase of entropy)

  对绝热过程,ΔQ = 0 ,有ΔS(绝热)>= 0(大于时候不可逆,等于时候可逆) 或 dS(绝热)>= 0 (>0不可逆;=0可逆)

  熵增原理表明,在绝热条件下,只可能发生dS>=0 的过程,其中dS = 0 表示可逆过程;dS>0表示不可逆过程,dS<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此,在绝热条件下,一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大,直到达到平衡态。

  (参照:多媒体CAI物理化学第四版:大连理工大学出版社)

  熵增原理是一条与能量守恒有同等地位的物理学原理。

  熵增原理是适合热力学孤立体系的,能量守恒定律是描述自然界普遍适用的定律。熵增定律仅适合于孤立体系,这是问题的关键。实际上,绝对的联系和相对的孤立的综合,才是事物运动的本质。虽然从处理方法上讲,假定自然界存在孤立过程是可以的。但是从本质上讲,把某一事物从自然界中孤立出来是带有主观色彩的。当系统不再人为地被孤立的时候,它就不再是只有熵增,而是既有熵增,又有熵减了。于是可以看到能量守恒定律仍然有效。

  熵总是联系着大量子系统,而人类社会正是这样一个复杂的体系。在人类社会中不仅有熵增,而且有熵减,这就使关于人类的科学与整个自然科学产生分歧,出现自然科学与人文科学的矛盾。

  我们知道,在科学中有三个基本定律,即质量守恒定律,能量守恒定律和熵增定律。质量、能量守恒定律在微观领域又被推广为质、能相关定律。质量守恒定律,能量守恒定律和质能相关定律在数学上表示为等式。而熵增定律则是不等式 , 即在孤立系中 , 熵增总是大于或等于零 ( △ S ≥ 0) 。在这种等式与不等式的差别中,隐含着深刻的意义。

  从系统三象性的基点来看,问题是这样的:任何系统状态 ( 点 ) 上物质性、能量性、信息性不可分离地共存着,但物质 ( 质量 ) 和能量是守恒的,而信息却 ( 信息是负熵) 不守恒。

  由于在孤立系中熵总是增加的,而熵是混乱度。那么,系统在孤立情况下总是自动地趋向于混乱与无序,这就与生物的有序化发展产生矛盾,出现克劳胥斯与达尔文的分裂。

  由于熵总是增加的,因而过程就出现单一的时间之矢,从而是不可逆的,这就与牛顿力学的可逆时间产生矛盾,出现牛顿、爱因斯坦与普里戈金、哈肯的分裂。

  熵总是联系着大量子系统,而人类社会正是这样一个复杂的体系。在人类社会中不仅有熵增,而且有熵减,这就使关于人类的科学与整个自然科学产生分歧,出现自然科学与人文科学的矛盾。

  质量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普适定律,而熵增定律则适合于热力学孤立体系。任一质点或任一质点系都适合于质量守恒定律和能量守恒定律,但一个质点就谈不上熵增,非孤立体系的熵也不一定增加。追问

我能理解孤立系统的熵增原理,但是不理解老师说的孤立系统子系统的熵变不一定为正……

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第1个回答  2020-12-10

熵增原理:物理学术语

第2个回答  2019-04-10
孤立系统的子系统,是开放系统,而不是孤立系统。因此开放子系统熵变,可以为负值,但孤立系统所有子系统的熵变之和,肯定是增加的。本回答被提问者采纳
第3个回答  2019-04-10
可以这么认为熵增加原理:孤立系统的熵永不自动减少,熵在可逆过程中不变,在不可逆过程中增加。熵增加原理是热力学第二定律的又一种表述,它比开尔文、克劳修斯表述更为概括地指出了不可逆过程的进行方向;同时,更深刻地指出了热力学第二定律是大量分子无规则运动所具有的统计规律,因此只适用于大量分子构成的系统,不适用于单个分子或少量分子构成的系统。