在1998年发表的《熵函数导出方法的研究(Ⅱ)》这篇文章中,作者徐伟英和高一翔深入探讨了熵函数的导出方法,具体分析了简明导出法、最大功法和后果不可消除原理法。文章将能量品位的概念与熵函数的导出方法联系起来,为熵的研究提供了新的视角和方法。
简明导出法是通过一个具体的过程,如理想气体的可逆膨胀,来论证可逆过程和不可逆过程在热温商上的差异。这一方法指出,在等温条件下,可逆过程的热温商大于不可逆过程的热温商,从而定义了可逆过程的热温商为状态函数熵的变化。文章进一步说明了通过多个不同可逆途径的热温商相同,证明了熵函数的普遍性。简明导出法的优势在于直观和省时,但同时也指出了这种方法在推广到一般性论证和选定(Q/T)作为衡量不可逆程度的必然性方面存在的不足。
最大功法从分析可逆过程所作最大功的角度出发,论证了恒温可逆过程中体系与环境之间传递的能量具有确定的极限值,从而可以判断过程是否可逆。尽管这种方法无法衡量不可逆性的程度和自发变化倾向性的大小,但通过最大功的概念,可以导出熵函数的表达式。
能量品位的概念是将熵函数的导出方法与能量质量联系起来的关键。热力学第二定律指出,如果一个过程发生之后,用一个可逆过程将它复原,环境损失了功而得到等量的热,那么原过程就是一个不可逆过程。能量品位的概念认为,能量在不同条件下具有的做功能力是不同的,这为理解熵的物理意义提供了重要的理论基础。
文章通过对熵函数的导出方法的详细论述,强调了热力学第一定律与第二定律的独立性。热力学第一定律主要关注能量的守恒和转化,而热力学第二定律关注的是过程的方向性和限度,指出自然过程的方向总是朝着熵增加的方向发展,也就是自发过程的方向。摘函数的概念和表达式是热力学第二定律的重要组成部分,它能够为判断过程的方向和限度提供标准。
文章还提到了“大绝热箱”法,这是一种将理想气体的可逆过程推广到任意封闭体系和任何物质的方法,通过从特殊到一般的推广,证明了熵函数存在的普遍性。这种方法提供了一种新的视角,使研究者可以更直观地理解熵函数的导出。
整体而言,这篇文章详细论述了几种熵函数的导出方法,并且将能量品位的概念与熵函数的导出方法联系起来,为热力学理论的研究提供了新的思路和方法。通过这些方法,研究者可以更加深入地理解熵函数,以及它在热力学过程中的作用和意义。这些内容对于热力学、物理学乃至整个自然科学领域都具有重要的理论价值和实践意义。