大家来讨论一下“熵”的问题我们知道“气体绝热自由膨胀”过程,系统内熵是增加的.而“气体绝热膨胀做功”过程,气体内部的熵怎么变化呢呢?目前我看到的书上答案都是“气体绝热膨胀做

Question

大家来讨论一下“熵”的问题
我们知道“气体绝热自由膨胀”过程,系统内熵是增加的.
而“气体绝热膨胀做功”过程,气体内部的熵怎么变化呢呢?目前我看到的书上答案都是“气体绝热膨胀做功”,气体内部的熵不变.原因是对外做功无热传导,所以熵不变.
首先我们要弄清楚：缓慢膨胀和快速膨胀是不一样的,气体绝热缓慢膨胀做功,可以看成是可逆过程；而气体绝热快速膨胀做功,是不可逆过程.
我们来研究“气体绝热快速膨胀做功”这个过程.如果我们把活塞、气体、以及被做功物（比如发电机）看成一个系统整体.我们知道,孤立系统进行不可逆过程,熵是增加的.那么问题来了,这个过程中,受功者电动机是机械能转化为电能.机械能和电能都是零熵的.所以受功者电动机的熵是不变的.而系统整体的熵要增加.那么只有气体内的熵增加了.但是现在所有书上讲“气体绝热快速膨胀做功”都说气体的熵不变.这不是矛盾了吗?
我们知道卡诺循环里面气体绝热膨胀压缩是可逆过程.既然可逆,证明卡诺循环里面气体绝热膨胀压缩都是缓慢进行的.
而我们实际中的压缩机是个典型的“气体绝热快速压缩”的例子.但是不管是物理书还是制冷书上都说压缩机压缩气体时,气体的熵是不变的.
这个怎么回事?
哪位解释一下

Answer 1

气体绝热快速膨胀做功”这个过程中,‘对外做功无热传导’无法实现
首先说一下我对“气体绝热膨胀做功”的理解:
气体与外界无热传导;并且膨胀作功.
先回二楼的:"绝热"本来就是一个理想化的模型,就不必考虑那么多啦.
再回楼主的:先可以考虑这个模型:气体推动活塞,活塞无摩擦(外界无熵增).无论膨胀快慢,活塞必定做往复运动.整个过程可逆.气体的熵是不变的.
再把电加上(搞一个简单的,整个装置处于匀强磁场中,活塞无电阻,导线无电阻,用电器无电阻,也就是外界无熵增):想一想就知道,这个过程也是可逆的,全系统无熵增,气体也没有.
再想一想,要想使这个往复运转的系统停下来(也就是变成不可逆的),只有在系统的某个地方加上摩擦力,这必然会使气体外的系统熵增,而气体本身则是不会熵增的吧.
(本人不会数学推导,见笑)