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有了绝热功的概念

又有了

热力学稳定平衡态的概念

我们就可以给出

热力学的第三基本假设

对于封闭系统的

平衡状态A和平衡状态B

我们至少可以构建一个

发生在这个封闭系统

和其环境之间的

仅存在绝热功相互作用的过程

使得这个封闭系统

从状态A到状态B变化

或者使得这个系统

从状态B到状态A变化

这个绝热功过程所需要的功

或者所产生的功的大小

是由系统状态A和状态B

唯一决定的

这同时也给出了能量的定义

也就是说

状态A和状态B之间的能量差

即为封闭系统

状态A和状态B之间变化的

所需要的绝热功的大小

这也更加证实了

绝热功即为状态量

这里将给出

状态A和状态B之间的

能量差公式

也就是热力学第三基本假设

和能量定义的数学表达形式

也就是EA-EB等于

负的A到B过程绝热功的大小

一定要注意绝热功前面的负号

这个负号表明

如果状态A到状态B能量上升

那么环境对系统做绝热功

而如果状态A到状态B能量下降

则系统对环境做绝热功

热力学基本假设是无法证明的

但是我们可以通过案例

来不断地验证

比如说

对于气缸中充满了氧气

上方有一个可以移动

无摩擦的绝热活塞

将氧气封闭在气缸中

气缸壁面是刚性的而且是绝热的

我们以气缸中的气体为系统

假定系统的状态A

温度为T1 压力为P1

系统的状态B 温度为T2 压力为P2

我们要求P1要大于P2

而T1要小于T2

请问 能否构建一个绝热功过程

来描述系统

状态A和状态B之间的变化

如果找到了

那么就验证了假设

如果找不到

那么热力学假设不成立

整个热力学大厦坍塌

幸运的是

我们可以找到这样的过程

一个可能的方式是

第一步我们先将活塞拉出

最终系统压力从P1降到了P2

这时候系统对环境做功

我们前面已证明了

这个功是可以通过绝热的重物

在重力场中的下降来实现的

此时 系统的能量降低

而温度也会降低

也就是说T1肯定会要大于T2

而我们要求是T1要小于T2

那么我们就可以进行第二步

我们在绝热容器中给气体加热

而加热的方式

是采用重物下降来带动发电机

将电能完全转化成热能

可将温度升高 使得T2大于T1

这显然也是一个绝热功过程

因此 这个系统中

状态A和状态B之间的能量差

是可以用绝热功来表示的

验证完成

下面我们对能量

这个概念多解释几句

如果我们选择系统

某个状态A为参考态

那么我们可以计算

从参考态到其它任意的

热力学状态的变化

因为绝热功是个状态函数

因此绝热功

一定是系统的导出性质

那么我们可以得到

任意的热力学状态

Bj与参考态A之间的能量差

就等于A到Bj状态的绝热功

这里的正号表明的是

环境对系统做功总为正值

根据上面这个公式

我们可以知道

这个公式实际上就是

热力学第一定律的缩水版

在绝热条件下

系统的能量变化

就等于绝热功的变化

第二 这个方程反映了能量守恒

也就是说能量既不会消失

也不会产生

只能从一个状态

变化到另一种状态

或者从一种形式

变化成另一种形式

而总量保持不变

第三 对于简单系统 复合系统

甚至有外场存在条件下的系统

这个公式都是成立的

那么 系统的能量E

这么重要的一个物理量

有什么深入的物理含义吗

很抱歉地回答你

它没有任何其它的物理内涵

就是

绝热功的一种描述方式而已

是表征系统状态的一个物理量

在实际应用过程中

我们通常将系统能量

进行了进一步的细分

包括动能 势能和内能

而内能是非常重要的

它是简单系统能量的表示方式

如果状态A和状态Bj

是简单系统的两个状态

那么系统可以由

两个独立的热力学变量性质

和系统组分的物质的量来表示

这依据的是热力学第一基本假设

那么系统的能量

则可以写成内能的形式

也就是说 内能

可以用n+2个独立变量来表示

如果我们选择

温度T和压力P作为独立变量

则系统的内能可以表示成为

T P和n个组分物质量的函数

这里的Ni

即为组分i的摩尔数或者质量

而对于没有外场的复合系统

我们可以将其分为若干个

简单系统

依据能量的可加和性

来得到复合系统的总内能