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火积减原理

/entransy decrease principle/
最后更新 2022-12-23
浏览 125
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热力学第二定律在传热过程中的一种表述。

英文名称
entransy decrease principle
所属学科
工程热物理及动力工程

火积减原理表明,在孤立系统内发生的传热过程中,系统的火积永不增加。对于所有自然发生的传热过程,系统的火积总是减小的;只有在理想的无限小温差传热过程中,系统的火积才保持不变。

根据热力学第二定律,不可能把热从低温转移到高温而不产生其他影响,热只能自发从高温传递到低温。自然发生的传热过程是典型的不可逆过程。由于火积是衡量热能对外传递能力的物理量,同时也是热势能,因此,从热能对外传递能力的角度看,传热过程的不可逆性表现为热能在传递过程中损失了其传递能力,因而一旦从传递能力较高的状态到达传递能力较低的状态,就再也不能自发回到原状态;从热势能的角度看,传热过程的不可逆性表现为热能从势能较高状态到达势能较低状态时其势能的损失,类似于水自发从高处流到低处时重力势能的损失,同样是不能自发回到原状态的。可见,火积减原理为自然发生的传热过程指出了明确的方向,可视为传热过程的时间之矢:对于孤立系统内进行的传热过程,未来就是火积减小的方向。该原理是热力学第二定律在传热过程中的一种表述。

基于这一原理,可得以下推论:当孤立系统内传热过程充分进行,至火积达到最小时,系统将处于平衡态。这就是孤立系统的热平衡判据:对于一切可能的变动,热平衡态的火积最小。对于封闭系统,同样可得其热平衡判据:对于一切可能的变动,热平衡态时火积减去系统内能和环境温度的乘积所得的差值达到最小。

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