
【化】 irreversible thermodynamics
不可逆热力学(Irreversible Thermodynamics)是热力学的重要分支,主要研究系统在不可逆过程中能量、物质与熵的演化规律。与经典热力学关注平衡态不同,它着重分析实际系统中由温度梯度、浓度差或化学反应驱动的非平衡现象。
核心理论框架
该学科基于两个关键假设:
$$ Ji = sum{j} L_{ij} Xj $$
其中$L{ij}$为昂萨格倒易系数,满足$L{ij}=L{ji}$(昂萨格倒易关系)。
典型应用领域
• 传热过程中的熵产生计算(参考De Groot & Mazur《不可逆热力学》)
• 生物膜物质输运建模(Springer《非平衡热力学应用》第三章)
• 电化学反应动力学分析(美国物理联合会《现代热力学进展》)
该理论与统计力学、连续介质力学形成交叉,诺贝尔奖得主Ilya Prigogine通过耗散结构理论拓展了其在自组织系统中的应用边界(来源:诺贝尔奖官网Prigogine获奖公告)。
不可逆热力学是热力学的一个分支,主要研究自然界中无法自发恢复原状的能量转化过程及其规律。以下是其核心要点:
不可逆热力学关注的是不可逆过程,即系统经历变化后无法通过逆向操作使系统和环境完全复原的过程。例如热量自发从高温物体传递到低温物体后,无法自发逆向传递。
经典热力学(平衡热力学)主要研究封闭系统的平衡态和可逆过程,而不可逆热力学扩展至非平衡态(如开放系统),分析能量流动、物质扩散等实际过程。例如,生命体的代谢活动属于典型的非平衡态不可逆过程。
不可逆热力学揭示了自然界能量转化的方向性,解释了从微观分子无序到宏观有序现象的可能性,为材料科学、生物物理等领域提供理论支持。
如需进一步了解具体数学模型(如熵产率公式)或实验案例,可参考热力学教材或相关研究文献。
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