
【化】 irreversible thermodynamics
不可逆過程熱力學(Irreversible Thermodynamics)是熱力學的重要分支,主要研究系統在偏離平衡态時的能量轉換與傳遞規律。以下從漢英對照及學科内涵角度進行解釋:
漢英對照
指系統經曆後無法通過逆向變化完全複原至初始狀态的過程,過程中存在能量耗散(如摩擦生熱)。
研究熱、功與能量轉換關系的物理學科。
學科内涵
不可逆過程熱力學聚焦于非平衡态系統(如存在溫度梯度、濃度梯度的體系),通過熵産(Entropy Production)定量描述不可逆性的程度。其核心方程包括熵平衡方程:
$$ frac{dS}{dt} = Phi_S + sigma $$
其中 $Phi_S$ 為熵流(邊界交換),$sigma$ 為熵産率(恒為正,表征不可逆損耗)。
局域平衡假設(Local Equilibrium Hypothesis)
系統雖整體非平衡,但微觀局部可視為準平衡态,允許定義溫度、壓力等狀态參數 。
昂薩格倒易關系(Onsager Reciprocal Relations)
描述不同不可逆過程(如熱傳導與擴散)間的耦合效應,滿足對稱性 $L{ik} = L{ki}$ 。
熵産最小化原理
穩态非平衡系統趨向于熵産率最小的狀态,為優化能量效率提供理論依據 。
傳熱與傳質過程
熱傳導(傅裡葉定律)、擴散(菲克定律)均屬不可逆過程,熵産率與溫度梯度平方成正比。
化學反應系統
反應速率受化學親和勢驅動,熵産率關聯反應進度與驅動力 。
生物能量轉換
細胞膜離子輸運、ATP合成等生命過程均涉及不可逆能量耗散 。
中文術語 | 英文術語 |
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熵産 (shāng chǎn) | Entropy Production |
耗散結構 (hào sàn jiégòu) | Dissipative Structure |
熱力學流 (rèlìxué liú) | Thermodynamic Flux |
熱力學力 (rèlìxué lì) | Thermodynamic Force |
參考文獻
不可逆過程熱力學是熱力學的重要分支,主要研究非平衡态系統中不可逆過程的宏觀規律及其熵變特性。以下是其核心要點:
不可逆過程熱力學關注無法通過逆向操作使系統與環境完全複原的過程,例如熱傳導、擴散、化學反應等。其研究對象包括開放系統(如生命體)和非平衡态系統,強調系統與環境的物質、能量交換。
$$ T dS = dW{text{irr}} + dQ quad (text{其中 } dW{text{irr}} geq 0) $$ 此式表明,不可逆功(如摩擦)會導緻額外熵增。
如需進一步了解具體模型或實驗驗證,可參考(搜狗百科)和(原創力文檔)的詳細分析。
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