關於不可逆熱力學的問題？

1樓：「已登出」

經過謹慎的思考，回答一下這三個問題：

問題1答案：適應於非靜態過程，請別被錯誤的答案誤導，對於熱力學，大部分人沒有理解，雖然會做題。

實際上這個公式對於任何過程，不管是可逆還是不可逆過程，均適用，為什麼呢？最簡單的解釋就是U、S都是狀態函式，它們的變化只與初始狀態和最終狀態有關，與過程無關；

那題主為誤導出TdS大於等於dU，根本原因是題主沒有理解溫度T的含義，當運用TdS大於等於dQ時候，這裡是T不是系統的溫度，是環境的溫度，只有當可逆時候，才能採用系統溫度，因為可逆，環境溫度等於系統溫度；但是對於dU=TdS這個公式裡面的T是系統的溫度，不是環境溫度。

因此，可以這樣理解一下公式，就不矛盾：T環境dS大於等於dQ=dU=T系統dS，也就是T環境dS大於等於T系統dS，注意不等式兩邊dS不能隨便消去，因為影響不等式符號，它可能是負值。

問題2答案：大部分人都給出了，局域平衡假設

雖然系統整體可能不在熱力學平衡狀態，但是只要區域性大小足夠合適（巨集觀足夠小，微觀足夠大），區域性弛豫時間足夠小，相對於整體，區域性始終很快在平衡狀態，那麼溫度可以在每乙個處在平衡狀態的局域獲得定義。

問題3答案：這個溫度梯度不是指每乙個局域內部（每乙個局域內部是沒有溫度梯度），是指相鄰局域之間的溫度梯度，溫度梯度與局域平衡假設不矛盾。

2樓：馬晨

局域平衡的乙個更具體構造是玻耳茲曼動理方程的一類特解。這一類特解從動理方程的麥克斯韋分布特解出發，把其中的溫度、動量和密度參量修改為場。

從這個構造，你的三個問題都可以解答:

1. 這個式子中內能密度和溫度都是容易定義的量，所以可以看做熵密度的定義。

2. 溫度是作為模型中的參量出現的，所以沒有什麼含混；概念上，就是其他答案提到的局域平衡假設，即假定存在巨集觀小微觀大的體積。

3. 溫度梯度也是容易理解的，因為局域平衡特解在麥克斯韋分布上做的最重要修改就是三個參量可以隨時空變化；概念上，就是說雖然整個系統不處於平衡態，但是離平衡態很近，以至於溫度隨空間改變非常慢，所以在區域性我們可以定義溫度。

要注意的是，局域平衡的處理方法幾乎只能限定在玻耳茲曼動理方程的框架內，而遠遠不能覆蓋全部的非平衡統計物理。

3樓：qfzklm

熱力學問題一般都假定準靜態的，變化緩慢的，這裡應該是準靜態過程。準靜態給可逆是兩個不同的概念，可逆過程一定是準靜態過程，同樣的，非準靜態過程一定是不可逆過程。

這裡考慮有Tds=du成立，那麼應該是準靜態過程。

在非平衡態熱力學，總是有乙個非常重要的假設，即局域平衡假設（為了達成這個條件，總是伴隨著準靜態這個假設）。亦即其中所有有意義的物理量，都是局域地定義的。同樣的，溫度可以局域地定義。

想象乙個緩慢變化的溫度場，其中溫度是局域定義的，依靠系統和處在該處的某個溫度計局域地達到熱平衡來定義。只要溫度計的熱容足夠小，溫度計和系統區域性的這個熱平衡狀態的達成條件足夠快，遠遠快於系統本身的熱弛豫時間，那麼溫度就是良好定義的。

最後，一般在非平衡態熱力學，是研究處於力學平衡但是並不是熱平衡的系統。由於一般壓強的傳遞速度（聲波）遠大於熱的傳遞速度（熱擴散），因此對於乙個巨集觀尺度的系統，在達到力學平衡時，並不一定處在熱學平衡態。那麼依照剛才提到的定義區域性溫度的辦法，溫度場也是可以良好定義的。

關於溫度如何定義這一點，想象一下大氣系統就好了，多看看天氣預報。。