
【化】 Clausius equality
gram; gramme; overcome; restrain
【医】 G.; Gm.; gram; gramme
fatigue; put sb. to the trouble of; service; work
build; cobble; compile; decorate; mend; repair; trim
this
【化】 geepound
equality; equation
【化】 equation
克劳修斯等式(Clausius Equality)是热力学第二定律的核心数学表述之一,由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯(Rudolf Clausius)于1865年提出。它描述了可逆热力学循环中熵变化的积分形式,其数学表达式为:
$$ oint frac{delta Q_{text{rev}}}{T} = 0 $$
其中,$delta Q_{text{rev}}$表示可逆过程中系统吸收的微小热量,$T$为热源的温度。该等式表明,在可逆循环过程中,热量与温度比值的环路积分为零,揭示了熵作为状态函数的特性。
可逆过程的熵平衡
克劳修斯等式指出,对于任意可逆循环,系统与环境的熵变化总和为零。这为熵的广延性(extensive property)提供了理论基础,并成为热力学第二定律的量化表达。
与克劳修斯不等式的关联
在不可逆过程中,克劳修斯等式演变为不等式$oint frac{delta Q}{T} leq 0$,即克劳修斯不等式。两者共同构建了热力学过程方向性的判据体系。
工程热力学基础
该等式在热机效率分析(如卡诺循环)、制冷系统设计等领域有直接应用。例如,卡诺热机最大效率公式$eta = 1 - frac{T_C}{T_H}$即通过克劳修斯等式推导得出。
克劳修斯等式是热力学第二定律的核心数学表达之一,用于描述可逆过程中熵的变化规律。其数学形式为:
$$ oint frac{delta Q_{text{rev}}}{T} = 0 $$
其中:
该等式表明,在可逆循环过程中,系统吸收的热量 $delta Q$ 与对应温度 $T$ 的比值(即热温商)沿整个循环的积分为零。这意味着系统的熵变在循环结束后恢复原值,熵作为状态函数的性质得以体现。
克劳修斯不等式的一般形式为 $oint frac{delta Q}{T} leq 0$,其中:
克劳修斯等式为热力学系统提供了量化分析工具,是工程热力学、能源科学等领域研究能量转换效率的基础理论依据。
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