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熱力學體系的新視角
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歡迎高人發(fā)表對這篇論文的看法。概述如下，全文見附件。 概述： 在本文中，我們首先對平衡過程、非平衡過程與可逆過程、不可逆過程這兩組概念進行了辨析，之所以要對如此簡單的兩組概念進行辨析，是因為經(jīng)典熱力學的基礎是建立在所謂的“可逆”與“不可逆”性質(zhì)的判定與研究上的，通過對這兩組概念的辨析，我們將發(fā)現(xiàn)，由于對“不可逆性”存在著認識上的誤區(qū)，這種以“可逆”與“不可逆”進行熱力學研究的基礎就是不合理的。因此，我們提出了一種觀察熱力學體系的新視角，即從體系內(nèi)部粒子因運動產(chǎn)生的分散效應與作用在體系的引力相互作用之間的對抗與競爭關(guān)系，從運動與力的相互對抗與競爭關(guān)系，來重新認識熱力學理論。在這種新的視角下，針對玻耳茲曼提出H定理的幾大詰難——龐加萊的“復現(xiàn)始態(tài)”定理、策爾梅洛的“循環(huán)佯謬”、洛施米特的“可逆佯謬”都能得到合理的解釋，特別是關(guān)于麥克斯韋妖與熱力學第二定理之間的矛盾，也能得到解決。 這種新的視角，不是基于過程的“可逆”與“不可逆”，而是從力與運動相互對抗與競爭的“平衡”與“非平衡”來重新看待熱力學過程的。從力與運動的對抗與競爭關(guān)系的角度，我們分析了平衡過程的熵，包括體系的熵值與過程的熵變。通過分析我們能發(fā)現(xiàn)，只有從“平衡”與“非平衡”的角度，“吉布斯佯謬”才能得到解決。同時，從物質(zhì)組成粒子運動的分散效應與束縛粒子運動的結(jié)合力之間的對抗與競爭的角度，我們對包括純物質(zhì)的物態(tài)變化、各種類型的化學反應過程進行了分析，特別是通過分析相關(guān)熱力學過程中焓H、吉布斯自由能G、亥姆赫茲自由能F、熵S等函數(shù)的變化，指出了在相關(guān)熱力學過程中以上各函數(shù)變化值的物理意義，即明確指出了作為輔助函數(shù)的G、F在熱力學過程中變化值的物理意義。結(jié)合相關(guān)熱力學分析，我們提出熵只是一個輔助函數(shù)，表示體系在平衡過程中的能量轉(zhuǎn)化或交換情況，其作用與焓H、吉布斯自由能G和亥姆赫茲自由能一樣，只是處理熱力學問題的一種數(shù)學技巧，并不具有直接的物理意義。這種觀點是對玻耳茲曼熵解釋的直接否定，但卻并不是對熵的統(tǒng)計計算方法的否定，因為熵函數(shù)作為一種輔助函數(shù)，是與能量緊密聯(lián)系在一起的，而根據(jù)量子力學規(guī)則，由于能量的量子化，通過統(tǒng)計方法計算出的熵值，其基礎仍然是體系平衡態(tài)時的能量，因而熵的統(tǒng)計法仍然有效。 同時，從這種新的視角，我們通過分析宇宙恒星的熱核反應、地球上的相關(guān)過程，指出自然變化的方向，是由束縛粒子運動的結(jié)合力與粒子運動的分散效應之間的相互對抗與競爭關(guān)系決定的，以熵增加定律推斷出的宇宙“熱寂論”，既誤解了熵概念本身，也誤用了熵增加定律。而且，我們還指出，正是由于對熵是系統(tǒng)混亂度的說法的誤解，導致了所謂熱力學負溫度的概念，在現(xiàn)有熱力學體系中，是不存在所謂熱力學負溫度的。 另外，通過分析熱力學“可逆”和“不可逆”上的理解誤區(qū)，我們指出所謂熱力學“不可逆性”和動力學“可逆性”之間的矛盾是不存在的。更進一步，我們通過對熱力學過程的時間反演分析指出，所謂熱力學規(guī)律包含了時間的方向，“熵為時間之矢”的說法，是誤解了時間與熱力學定律的關(guān)系。我們明確指出，就過程而言，無論熱力學還是動力學都沒有可逆性，就定律而言，熱力學規(guī)律和動力學規(guī)律一樣，都是對于時間對稱的，因而，試圖通過熱力學來判斷時間的方向是徒勞的，熱力學定律無法區(qū)分時間的方向。 |
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2014-05-07 20:02:40, 508 K
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