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熱力學第二定理的運用

時間：2022-08-05 13:38:53 物理論文我要投稿

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熱力學第二定理的運用

熱力學第二定理的運用
關鍵詞局域性遠程相互作用
摘要:本文敘述了熱力學第二定理的孤立性和局域性要求,根據這個要求將熱力學第二定理運用到存在遠程相
互作用的體系中，得到這個定理是不適用的，從而啟發物理學家研究這個問題

> 熱力學第二定理有許多表述,根據我的學習體會,描述為;孤立體系的熱運動總是向著熵增的方向發展,
并達到熵極大,(穩定的平衡態)
> 熱力學第二定理包含有兩個內容:1,時間之箭的方向 2,時間之箭的目標
> 熱力學第二定理對研究對象有個限制:孤立體系。下面的一個孤立體系，但是，熱力學第二定理在運用上
卻存在問題：
> 桌面上有兩杯水A B，水里懸浮有大量的電荷，外界對它們沒有作用，可以把它們整體看作孤立體系，由
熱力學第二定理得，體系應該有一個穩定的平衡態。我們從部分看：比如A，它受到B的電作用，不能視
為孤立體系，它有沒有穩定態，就很成問題。同樣B也是如此。同一研究對象，可能存在不同研究結果，
只能說明理論對于這樣的研究對象存在先天不足。
> 這一體系有沒有穩定態，得有物理方程確定，物理方程應該包含熱和電
> 1 泊松方程
> 2 波爾茲曼方程 p=A*exp(qu/kT)
>求解方程是困難的，它是非線型的，從直覺上講，有解的可能性小。

普朗克熵理論的研究
下面是熵和熱力學幾率的關系的推導：普郎克發現孤立體系的熵和熱力學幾率存在單調的變化，猜測熵和熱力
學幾率存在如下關系：
S=f（W）
設體系有獨立的兩部分，
S---------體系總熵 S1-------1部分的熵
S2-------2部分的熵 W-------總幾率
W1-----1部分的幾率 W2-----2部分的幾率
設S=S1+S2=f（W）
S1=f（W1）
S2=f（W2）
W=W1*W2---------（1）
通過微積分運算，得到
S=k*In（W）----------（2）（參閱王竹溪<統計物理學導論>第2版）

如果體系由無限獨立部分組成，則S=S1+S2+S3+。。。。Sn+。。 Si是局域熵熱力學第
二定理表示為：S1=S1max S2=S2max。。。。。（3）
以上推倒體現了熱力學明顯的局域性，也暴露了這種性質的力學本質：要求每個局域的
獨立性，如果不獨立，則
W=W1*W2---------（1）
不成立，則普朗克的推導就有漏洞，

實際上，世界上存在破壞這種局域獨立性的現象，比如桌面上有兩杯水，（可以看作總體
系的兩個部分，部分的劃分是任意的）水里懸浮有大量電荷，兩杯水之間存在遠程相互作用，
獨立性就沒有意義，普朗克的熵理論不能適用于這樣的研究對象。
普朗克的熵理論的背景是熱力學第二定理，普朗克提出
S=f（w）
原因為：孤立體系的熱運動總是朝著熵增的方向發展，而熱力學幾率也是在增加，現在的體系不適用
于普朗克的理論，則也會不適用于熱力學第二定理，我們知道，熱力學第二定理要求平衡態的出現，
平衡態的表示為
S1=S1max S2=S2max
這個體系中的局域獨立性已經破壞，S1，S2沒有意義。

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