如何用孤立系统熵增原理证明摩擦是不可逆过程？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-02 09:40 标签： 为什么孤立系统的熵永不减少

第三节孤立系统熵增原理
一、不可逆过程中熵的变化
对可逆过程,熵变化主要由热量引起,
吸热熵增加,放热熵减少。
熵流:工质与外界热量交换引起的熵变化。
熵产:由于不可逆因素引起的熵变化。δWl为不可逆因素引起的功的损失。
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1、熵流:dSf是由于系统与外界发生热交换,热流引起的熵的变化,称为熵流。

在热力学中，熵是系统的热力学参量，它代表了系统中不可用的能量，衡量系统产生自发过程的能力。熵增加，系统的总能量不变，但其中可用部分减少。孤立系统的熵不会减少，这也是热力学第二定律的表现之一。

在统计学中，熵衡量系统的无序性，代表了系统在给定的宏观状态（如温度、压强、体积等等）下，处于不同微观状态的可能性，或者说构成该宏观系统的微观方式的数量。举例，已知在3个盒子里有3个球，这个是系统的宏观状态，微观状态则是球在不同盒子间的分布（如3个球全部在第一个盒子，或者一个盒子里有一个球等等）。熵越高的系统就越难精确描述其微观状态。

在中，熵是系统的，它的物理表达式为：

其中，S表示熵，Q表示热量，T表示温度。

该表达式的物理含义是：一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收（或耗散）的热量除以它的绝对温度。可以证明，只要有热量从系统内的高温物体流向低温物体，系统的熵就会增加：

假设dQ1是高温物体的热增量，T1是其绝对温度；

dQ2是低温物体的热增量，T2是其绝对温度，

这种熵增是一个自发的，而总总是大于零。

总是趋向于熵增，最终达到熵的，也就是系统的最混乱无序状态。但是，对开放系统而言，由于它可以将内部产生的熵增通过向环境释放热量的方式转移，所以开放系统有可能趋向熵减而达到有序状态。

熵增的热力与几率学理论结合，产生形而上的哲学指导意义：事物的混乱程度越高，则其几率越大。

现代科学还用信息这个概念来表示系统的有序程度。信息本来是通讯理论中的一个基本概念，指的是在通讯过程中信号不确定性的消除。后来这个概念推广到，并将信息量看作一个系统有序性或组织程度的量度，如果一个系统有确定的结构，就意味着它已经包含着一定的信息。这种信息叫做结构信息，可用来表示系统的有序性；结构信息量越大，系统越有序。因此，信息意味着或熵的减少。

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（theprincipleoftheincreaseofentropy）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。

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