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说说我对热机和热力学过程中的“可逆”的看法

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一般习惯懂了就懒得再说,可是热力学中关于“可逆”这个概念的理解貌似跟课本的出入有点大。所以有时候不由得怀疑可能确实是自己理解错了?而对“可逆”这个概念有疑问的人貌似也不在少数。所以拿出来探讨一下。
一般可逆这个概念首先出自“可逆过程”,就像我看的这本汪志成的热统,他定义“无摩擦的准静态过程是可逆过程”。可随后关于为什么这种过程能“可逆”,却描述得很没有说服力。
之后就提到了“可逆热机”。而关于什么是可逆热机,却根本没给出一个定义。最初看热力学时,(那时候为了考试)就理解为:走可逆过程的热机就是可逆热机。
但后来发现如果颠倒过来,反而好懂了。我的观点就是,应该先有可逆热机,而后定义可逆过程。


1楼2014-11-14 22:16回复
    以下的热机或制冷机都是工作在T1=500K的高温和T2=250K的低温之间。从T1吸热Q1=100J,对T2吸热Q2(放热Q2为负),做功W。

    卡诺循环是一个非常容易计算的理想热机。如上图。它的特点就是Q1Q2的比例与T1T2相等。(决定了它的熵变100J/500K-50J/250K=0.)。


    2楼2014-11-14 22:17
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      卡诺循环反过来可以得到卡诺制冷机

      经过计算可以发现,与热机一样的熵=0;从低温吸热50J,外界需要做功50J。
      这样两个卡诺机可以组合在一起,得到一个对外界完全没有作用的系统。

      至此,我们可以说,卡诺热机为”可逆“的热机。(这里这个可逆的含义很明了)
      可以得到一切准静态过程的热机都是“可逆”的。因为熵为零。
      然后再讨论熵不为零的情况下,热机的“可逆”性。


      4楼2014-11-14 22:37
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        先说熵减的情况。

        这里吸热100J,做功90J,放热10J。熵变100J/500K-10J/250K >0,显然是熵减的。
        配合一个熵增的制冷机它是可逆的。

        但组合一个卡诺制冷机。

        这个过程中80J热量从低温自动跑到高温去了。克氏表述的热力学第二定律决定了这种情况不允许。也就是熵减的热机虽然可逆但却不能存在。


        5楼2014-11-14 23:04
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          很晚了,懒得画了,突然感觉我要表达的并没有说清楚。
          下面文字描述吧。
          熵增的热机的可逆条件是一个熵减的制冷机,而熵减的制冷机也是被作为热二前身的一些原理禁止掉。所以熵增的热机也是不可逆的。
          至此区分出可逆热机和不可逆热机。
          可逆热机即熵变为零的热机。除此之外都是不可逆热机。
          在准静态平衡过程下的都是可逆热机,由此定义,准静态平衡过程 为 可逆过程。
          这里的“可逆”与这个过程的可逆与否根本没有关系。而是来源于其构成的热机的可逆性。


          6楼2014-11-14 23:14
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            @尚の尚
            这是我对你问的问题的看法,虽然我说的未必对。


            7楼2014-11-15 01:54
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              冰箱空调


              IP属地:云南来自Android青春福利版8楼2014-11-15 03:12
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                为毛没人


                10楼2014-11-15 19:38
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                  大神


                  来自Android客户端12楼2014-11-16 11:47
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                    13楼2014-11-16 16:17
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                      上面的图来自于这本书237页


                      14楼2014-11-16 16:21
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                        这是说任何可逆过程熵变为0?


                        来自手机贴吧15楼2014-11-16 16:47
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                          为防止误导新人,郑重声明:我一直混淆了熵与克劳修斯不等式。本帖所有关于熵的讨论都是错误的!循环系统熵变应为零。


                          16楼2014-11-16 19:05
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                            首先要搞清楚熵是状态函数,循环过程系统熵变为0.其次,可逆过程定义为可以通过某种手段使系统和环境都回复初始状态的过程,这个定义是完全不依赖于后面的熵、克劳休斯不等式、卡诺定理的。


                            IP属地:加拿大来自iPhone客户端17楼2014-11-16 20:59
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                              最后,简单说一下,热机、制冷机的系统熵均不变,但环境熵均增加(或不变),不可能熵减小。


                              IP属地:加拿大来自iPhone客户端18楼2014-11-16 21:10
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