PDF《为什么历经一百五十余年饱含人类辛劳和智慧的努力我们仍旧》

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和能量守恒定律给出精确描述 过去# 现在和未来的自 然图景都将依照动力学定律亘古不变 但是! 从 #世纪开始的热机研究却带来了一些新的信息'

从工程 技术及经济角度对热机效率的研究一直把热机最高效率&

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将热完全 转化为有效功作为追求目标 对于工作在两个热源之间的热机! 在工程 学方面有两个问题需要从理论上得到说明'

其一是两个热源温度及温 差与热机效率的关系- 其二是热的损耗问题 # <

%年! 法国热机工程师 卡诺提出了著名的卡诺循环! 建立起了热机最大效率的理论循环模型! 为热机效率研究奠定了理论基础 这种研究最终导致了一种新的观念'

热功转换不可避免地伴随着热的耗散! $ 不可能从单一热源取热! 使之 完全转化为有效功! 而不产生其他影响% ! 能量转换有着一个不可逆的 方向 # $ 2年至 # $ 年! 克劳修斯# 开尔芬勋爵# 朗肯分别从不同角度 对这种观念做出了理论上的描述! 并以$ 热不能自发从低温物体流向高 温物体% 为表述形式形成了热力学第二定律 但是! 科学的表述需要一 种精确的数学语言给出证明! 于是! 一个新的状态函数! 一个对其后科 学发展产生了极其深刻的影响! 至今仍使人感到困惑不解的物理概 念&

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熵! 就这样出现了 # $ %年! 克劳修斯在* 论机械热理论第二基本定律的一个改变形 式+ 一文中! 根据卡诺命题$ 热的动力与参与完成工作的介质无关! 其数 量仅仅由传递热量物体的温度所决定% ! 提出了由一个冷体( 温度为% ) 和热体( 温度为% )E0 !

7 相同

0 越大 则) 越大 对于可逆过程

0 最大 因此相 应的) 也最大 从而) % 最大 也就是说 对同样的状态变化而 言 可逆过程的热温商最大 热温商小于可逆过程则必不可 $ !熵 一个世纪之谜的解析 逆 热温商越小 则该过程的可逆程度越小 不可逆程度越大 从有关的定义中! 我们可以知道! 熵概念在物理学中的引入显得有 些与众不同! 它不是对体系的状态特征直接描述的一个结果! 而是通过 不同途径导致某一状态的过程变量的比较来定义! 这可能是物理学理 论对状态函数的一种绝无仅有的定义方式 疑问也由此产生'

克劳修斯 在提出熵概念时! 仅仅描述了通过不同途径导致某一状态的过程的熵 所表征状态的变化特点! 而没有说明它是什么! 这一疑问显然至今仍未 阐明 在其后的一百五十余年中! 对熵概念物理意义的解释曾经一再引 起争议! 但是并没有取得新的进展 $ 什么是熵! 在科学史上没有什么问 题曾被如此频繁地讨论过 % 人们似乎越来越倾向于这样一种观点'

这 个令人烦恼的概念有着一种奇特的解释看起来也合情合理 只有少数 科学家仍然试图对其穷根究底! 试图对这一热力学理论之谜做出完备 解释 但是! 迄今为止! 这种努力仍然面临困境 $ 在涉及熵概念时! 物理 学家们本身( 仍然) 存在相当的混乱 % ( 哈肯)

1 # 1年! 一位曾在存在与 演化理论方面做出杰出贡献! 并以熵为核心概念创立了耗散结构理论 的著名科学家&

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普利高津( F

7 G A:

6 + H ( H + @

5 ) 在* 熵是什么 + 一文中写 道'

$ 熵是一个很奇怪的概念! 不可能给出一个完备的描述 % 对熵概念的这种理论上的困惑使得热力学理论面临的是一种矛盾 的情景'