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下面情况违反热力学第二定律吗,说明理由.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/15 02:27:32
下面情况违反热力学第二定律吗,说明理由.
1.一密封、刚性、绝热气缸中有一可自由移动的活塞.在某一时刻活塞两边的压力分别为p0和p1,且p1>p0.活塞的移动提升了气缸外面的重物.
2.其他条件同上题,开始时活塞被一止销保持在某一固定位置.抽出止销后活塞的运动提升了气缸外的重物.
我猜想楼主有点钻到死胡同的感觉了,故有此问.
楼上很多网友说问题与热二无关,某种意义上是正确的,在这些网友看来,你的问题和热二的常见表述(不止两种,例如楼上说的“摩擦力导致能量不能回收利用”,也是一种表述,不过这个表述稍有不严谨,修改一下就对了)似乎没有什么关联,于是认为你的提问很不可思议,甚至有些荒诞.
其实这个问题非常简单(不过同时也相当难!难处稍后解释),热力学第二定律是有限宏观世界的普遍规律,不可能被违反,没有人可以违反.
换句话说我们见到的任何宏观现象,一定都是符合热二定律的,否则它就不会出现,你所说的两个例子,根据常识判断它可以发生.这就充分说明它不违反热二律!
说句题外话,“存在的就是合理的”,这句话中的“理”如果是指自然法则(热二是其中的一条),而不是人们主观的价值判断,那么这句话就是正确的.
热力学第二定律的内涵极为丰富,生活中随处可见它的巨大的根本性的影响(只不过很多时候我们并未留意罢了).其实你可以用我们见到的一切实际宏观现象来表述热二定律,只不过热二的两种经典表述是最先被提出的,并以已用准确简洁的语言表达出来,因此被奉为经典.其它宏观现象经过正确提炼也可以成为热二的正确表述.因此热二的正确表述近乎是无限多种,这正是热二的难以准确理解和捉摸之处.
之所以热二可以有这么多表述,因为这些表述都反映了热二的一个侧面(热二律的表象或表现),这些表象或表现本质上是共通的.正因如此,可以从一种表述证明另一种表述.那么隐藏在这些表象后面的热二真面目是什么呢?就是实际宏观过程的不可逆性或方向性!
你要把例子中的过程反过来进行,同时不施加任何外界影响,那就是办不到的.这就是热二律的本质所在,热二律就是限制了这样的事件发生.热二律告诉我们,任何已经发生的宏观现象不可能再自动回到最初的状态,打碎的杯子不会自动变得完整,就像什么也没发生一样.热二律告诉我们动能守恒、机械能守恒只是理想状态,实际不会守恒,任何运动的宏观物体终将停下,皮球弹性再好,终会停止跳动.热二律还告诉我们人不会长生不死,时间更不会倒流,任何长生不老,返老还童的幻想只能是幻想.热二律还告诉我们很多很多.
说这么多归根结底是在说明:热力学第二定律是有限宏观世界的普遍规律,不可能被违反,没有人可以违反.存在的就是“合理”的.
上面都是定性讨论你提出的问题,要定量讨论就要用到熵的概念.原则上你的例子中变化前后的熵的改变都是可以计算出来的,并且熵变一定大于零(尽管我没算但我可以保证,其实我是没这个能耐保证的,真正保证结果大于零的是热二定律).不过计算比较复杂,我就不给你算了.