热力学第二定律的教学设计

热力学第二定律在工程建设领域、生命科学和生活节能中应用十分普遍而且起着巨大的指导作用,是 学生学好专业课程和在今后从事专业工作必须掌握的理论知识. 但由于这部分内容的概念抽象, 原理费解,实际教 学效果不是很好. 笔者结合多年教学实践提出了一个关于热力学第二定律的教学设计方案     

永动机与热力学定律

 关于永动机,已被热力学第二定律所否认。但是对于中学生,刚学完初、高中物理,又自己看了一些读物,略知热力学第二定律、熵等名词,仍有可能向热力学第二定律发起挑战。究其原因是由于高中物理教材在这一方面没有充分展开讨论,阅读材料也较少。本文在下述几个方面的回顾,有助于避免学生的错误理解。1.不可逆过程的概念什么叫“不可逆”?学生可能对这一概念产生疑惑:我们不是可以把自由膨胀了的气体压缩回去吗?冰箱不是可以把热量从低温抽回高温吗?在一定的条件下我们不是可使氧化反应逆向进行吗?但上述过程并不是可逆过程。     

论证熵和熵增加原理的一个方法

本文撇开卡诺定理直接用热力学第二定律的开尔文表述论证了熵和熵增加原理，逻辑严格，简单明了．     

生命、生态环境与熵--热力学在生命与生态环境中的若干问题

以熵的观点，分析了生命的热力学基础和地球生态系统的辐射收支和负熵流，并用热力学解释地球的温室效应，提出海藻繁殖模型，呼吁我们努力克服社会经济系统中不可避免的熵的增加。     

正负温度的热力学定律

本文讨论了正负温度的热力学定律．先阐述传统的正温度热力学定律，继而阐述负温度热力学定律，形成对比和统一的鲜明印象，并把热力学三条基本定律综合为一条定律，体现了热力学定律的完整性．最后谈到１００多年来人们困惑不解的“Ｍａｘｗｅｌｌ妖”（Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ Ｄｅｍｏｎ ）和“热寂”（Ｈｅａｔ　Ｄｅａｔｈ）问题．     

热力学第二定律理论体系的讨论

热力学第二定律原有的两个理论体系都有明显的不足之处,为此,综全各种方法的优点,利用我们提出的简单物质可逆补热循环以及微分方程基本理论,简单明确地直接由热力学第二定律的开尔文表述推导克劳修斯等式、不等式,在推导过程中自然地引出绝对温度,得到热力学熵和增加原理,从而建立起热力学第二定律的新理论体系。     

熵增加原理的一个补充证明

本文用局域平衡近似较为详细地给出了初态和终态是非平衡态时熵增加原理的证明，作为对熵增加原理证明的补充。     

熵的变化与热力学过程方程之间的联系

由热力学定律建立了熵与热力学过程方程之间的统一表示式，将它应用到理想气体，导出 的过程方程。     

引入熵分析热力学循环的效率

本文从熵的定义和基本性质入手,首先引入T—S图计算卡诺循环的效率,其次利用dS/dV分析经历p=aVb m过程的理想气体的吸热或放热情况,最后运用上述结果求解了一个特殊热力学循环的效率.     

热力学过程及物质结构对熵的影响

将宏观过程分解为多个微观过程，可以从多层面的微观角度理解宏观性质。如一般热力学过程的可逆与不可逆性的分解、导致软物质中分子发生凝聚的平移熵、描述非晶过冷及液体中相变区域分子关联运动的构型熵等。反之，利用热力学过程间的耦合原理，通过对微观过程的分解与综合，引入与分子运动相关的动态熵，可以合理地解释各种材料所表现出的不同特性，为制备新材料提供理论依据。     

介绍熵的一种图示

学生在学习热力学第二定律时，常感到熵的概念难以理解，本文对M．Bucher提出的熵的一种图示进行了讨论，并用其来解释熵增加原理，以期给出一种关于熵的概念的直观图象，帮助学生更好地理解熵的概念．     

熵定律的不可逆本质论

 熵定律,也就是热力学第二定律,是物理化学中的一个重要定律。无论从宏观的观点出发,还是从微观的角度分析,在热力学理论体系中,熵定律“占有至高无上的地位”。它与热力学第一定律一起,构成了复杂热力学系统能量转换、状态演化方向的度量和判据,且被广泛应用于科学和工程技术的许多领域。然而,如何引入熵定律,如何准确理解熵定律的物理内涵,并适度泛化熵定律,却一直是我们探讨的问题。1.熵定律的表述热力学第二定律,始于19世纪40年代人们对如何提高热机效率问题的研究。     

关于“热力学第二定律与熵”的教学探讨

本文针对普通工科院校一年级以及文科学生的特点和有限学时如何进行热力学第二定律与熵的教学进行了一些探讨。     

“熵的变化与热力学过程方程之间的联系”一文的一点补充

熵是与过程无关的态函数，在介绍过程方程的时候不必一定要同熵联系起来。     

满足热力学第三定律的修正的黑洞的熵公式

认为黑洞的熵正比于视界面积的熵公式S=A/4不能满足热力学第三定律,提出了新的熵公式,它既能满足热力学第三定律,又能推出黑洞的温度的表达式. 关键词： 黑洞 熵 热力学第三定律     

热力学定律与数学不等式

应用热力学第一定律和第二定律,简便地建立一个普遍的不等式,由此可直接推出许多常见的不等式,并可期望推出一些新的不等式.     

从热力学第二定律讨论热力学过程

从热力学第二定律说明可逆热传导过程的机制。     

简论热力学熵、信息熵及熵的泛化

 热力学熵 熵是克劳修斯于1865年定义并命名的一个热力学系统的状态函数,它严格应用于系统的热运动,故又称“热力学熵”。     

非平衡热力学中传热过程熵产表达式的修正

熵产是非平衡热力学中的核心物理量,传统上表示为广义力(驱动力)与广义流的乘积.这种表达存在两方面缺陷:一是广义力与广义流的拆分具有任意性;更重要的是,以其计算热波传递时熵产可以为负值,从而违反热力学第二定律.本文基于热质理论分析表明,传热过程的熵产实质上是由热质流体的热质能耗散引起的,所以熵产中的力不是驱动力而是阻力,并且具有力的量纲.由此提出的熵产修正表达式,不仅在计算热波传递过程中熵产恒为正值,与扩展不可逆热力学中的熵产表达式一致,而且不存在力和流拆分的任意性.