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你的认识有问题:等离子体科学还算不上成熟的科学,尽管文献很多,等离子是不稳定的,这种不平衡是热力学第2定理的有限性造成的,很少有人热力学从这个角度研究。参阅后文。 【【是不是成熟,这是相对的。但是研究您这个问题,已经算是成熟了,可见一般的《物理化学》刊物,那里会有这方面内容。统计力学,溶液理论,等离子体,流体力学的交叉都会涉及这个问题。】】
你讲的几个例子都可以用表面能进行分析,你要否定我,得讲一点具体的东西。我的逻辑链的问题在哪里?
热力学第2定理的逻辑矛盾
后面有两篇附录:
热力学第二定理有许多表述,根据我的学习体会,描述为;孤立体系的热运动总是向着熵增的方向发展,并达到熵极大,(稳定的平衡态)
热力学第二定理包含有两个内容:1,时间之箭的方向 2,时间之箭的目标
热力学第二定理对研究对象有个限制:孤立体系。下面的一个孤立体系,但是,热力学第二定理在运用上却存在问题:> 桌面上有两杯水A B,水里悬浮有大量的电荷,外界对它们没有作用,可以把它们整体看作孤立体系,由热力学第二定理得,体系应该有一个稳定的平衡态。我们从部分看:比如A,它受到B的电作用,不能视为孤立体系,它有没有稳定态,就很成问题。同样B也是如此。【【错了。A,B最终都有稳定态。请您求解它们相互作用的联立方程组,可以得到演化的过程,这种演化当时间很久时的解就是它们的稳定态。当然这是非线性问题,会出现Chaos。即使没有解,也不要紧。但可以说明它一直在向平衡逼近;事实上,严格的平衡是不存在的,任何平衡的建立,都需要无穷多时间。我认为您的问题是不对的。】】】】】】同一研究对象,可能存在不同研究结果,只能说明理论对于这样的研究对象存在先天不足。【【因此不存在先天不足。】】
这一体系有没有稳定态,得有物理方程确定,物理方程应该包含热和电
> 1 泊松方程 【【【对。但是光有这一方程不够,应该是Maxwell方程,因为运动电荷电流对电荷作用可能也要考虑进去。】】
> > 2 波尔兹曼方程 p=A*exp(qu/kT) 【【错。只有稳定时才是Boltzmann分布;当不稳定时,不满足Boltzmann分布。普通教材中都是研究平衡的。你需要学习一下非平衡统计力学(最简单的是Boltzmann微分积分方程,这是研究非平衡输运问题的)。普通教材中由平衡条件导出的公式因此都是错误的。】】
求解方程是困难的,它是非线型的,从直觉上讲,有解的可能性小。
这实际体现了热力学第2定理只能适用于不存在远程相互作用的体系,比如教室里有两台内燃机在工作,他们之间的相互作用只有万有引力,因为太小,产生的相互扰动可以忽略不计。我们可以分别计算他们的热功转换。
但是万有引力在天体之间的相互作用不能不考虑,他同样会破坏体系的孤立性,任何一个星系都受到其他星系的干扰,热力学第2定理不在适用,我想这可以对宇宙热寂论的一个回答吧。 【【对。的确是这么一个回答,但是我要说明两点(也不是我的观点,是研究结果):宇宙热寂说的否定要结合大爆炸理论,即宇宙膨胀速度大于平衡建立的驰豫时间,所以不会热寂。第二,热力学第二定律对宇宙也是对的,对远程作用也是对的。】】
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普朗克的热理论有漏洞
普朗克主要贡献是量子物理,但是他在热力学领域也有自己的见解,这些见解成为经典热力学的组成部分。
下面是熵和热力学几率的关系的推导:普郎克发现孤立体系的熵和热力学几率存在单调的变化,猜测熵和热力学几率存在如下关系:
> > S=f(W)
> > 设体系有独立的两部分,
> > S---------体系总熵 S1-------1部分的熵
> > S2-------2部分的熵 W-------总几率
> > W1-----1部分的几率 W2-----2部分的几率
> > 设S=S1+S2=f(W)
> > S1=f(W1)
> > S2=f(W2)
> > W=W1*W2---------(1)
> > 通过微积分运算,得到
> > S=k*In(W)----------(2)(参阅王竹溪《统计物理学导论》第2版)
几率关系W=W1*W2,要求体系的两个部分是独立的,是不是所有的物体都能满足?实际并不如此,实际上,世界上存在破坏这种独立性的现象,比如桌面上有两杯水,(可以看作总体系的两个部分,部分的划分是任意的)水里悬浮有大量电荷,两杯水之间存在远程相互作用,独 立性就没有意义,普朗克推导有漏洞。【【您论述的完全正确。但是,这不是漏洞,这种方法也不是严格的方法,而是Planck的Ansatz,体现Planck的聪明而已。严格的推导应是Boltzmann方法。你不能说Planck有漏洞。假如存在纪律与熵的关系,那么它对无内部作用的体系也应该成立,Planck于是导了出来,这很巧妙聪明。但这毕竟不算一般的方法,但你也不能说它有漏洞。这是一种巧妙而已。对于有内部相互作用物体,我认为把Planck公式做推广理解,也是很自然的。一般教材就是这么做推广的,这是为了让读者学起来容易。但写书者也知道,Planck方法是对无内部作用体系而言的。】】
S=k*In(W)是热力学里面的一个重要的核心公式,他的推导出现漏洞意味原有热力学理论应该做一个调整。 【【是热力学教材要做调整,不过这种调整没有必要,否则加强难度。热力学理论不用做调整,它是对的。】】
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