
【化】 irreversible thermodynamics
不可逆熱力學(Irreversible Thermodynamics)是熱力學的重要分支,主要研究系統在不可逆過程中能量、物質與熵的演化規律。與經典熱力學關注平衡态不同,它着重分析實際系統中由溫度梯度、濃度差或化學反應驅動的非平衡現象。
核心理論框架
該學科基于兩個關鍵假設:
$$ Ji = sum{j} L_{ij} Xj $$
其中$L{ij}$為昂薩格倒易系數,滿足$L{ij}=L{ji}$(昂薩格倒易關系)。
典型應用領域
• 傳熱過程中的熵産生計算(參考De Groot & Mazur《不可逆熱力學》)
• 生物膜物質輸運建模(Springer《非平衡熱力學應用》第三章)
• 電化學反應動力學分析(美國物理聯合會《現代熱力學進展》)
該理論與統計力學、連續介質力學形成交叉,諾貝爾獎得主Ilya Prigogine通過耗散結構理論拓展了其在自組織系統中的應用邊界(來源:諾貝爾獎官網Prigogine獲獎公告)。
不可逆熱力學是熱力學的一個分支,主要研究自然界中無法自發恢複原狀的能量轉化過程及其規律。以下是其核心要點:
不可逆熱力學關注的是不可逆過程,即系統經曆變化後無法通過逆向操作使系統和環境完全複原的過程。例如熱量自發從高溫物體傳遞到低溫物體後,無法自發逆向傳遞。
經典熱力學(平衡熱力學)主要研究封閉系統的平衡态和可逆過程,而不可逆熱力學擴展至非平衡态(如開放系統),分析能量流動、物質擴散等實際過程。例如,生命體的代謝活動屬于典型的非平衡态不可逆過程。
不可逆熱力學揭示了自然界能量轉化的方向性,解釋了從微觀分子無序到宏觀有序現象的可能性,為材料科學、生物物理等領域提供理論支持。
如需進一步了解具體數學模型(如熵産率公式)或實驗案例,可參考熱力學教材或相關研究文獻。
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