克劳修斯定理

更新时间:2024-02-13 20:38

克劳修斯定理(英语:Clausius theorem)也称为克劳修斯不等式(英语:Clausius Inequality),全称克劳修斯积分不等式。是德国科学家鲁道夫·克劳修斯在1855年提出的热力学不等式,描述在热力学循环中,系统热的变化及温度之间的关系。

定义

如果系统的状态是连续改变的,则可认为它与一系列连续改变温度的高温热源和低温热源进行热量交换,且每次交换微量的热量dQ,就可用下列积分形式表示:

这个公式称克劳修斯不等式,其中取“=”时,即克劳修斯等式,取“<”号时即克劳修斯不等式,它是热力学第二定律最普遍的数学表达式。热力学第二定律是热力学最基本定律之一,叙述方法有很多种,经典的提法有:(1) 1850年克劳修斯(Clausius)提出:热不能自动地从低温物体传到高温物体。(2) 1851年开尔文(Kelvin)提出:不可能从单一热源吸热使之全部变为功而没有其它变化,也可表示为:第二类永动机是不能制成的。(1)、(2)两种说法是等价的,可从其中任意一个推论出另一个。

简介

克劳修斯定理(英语:Clausius theorem)也称为克劳修斯不等式(英语:Clausius Inequality),全称克劳修斯积分不等式。是德国科学家鲁道夫·克劳修斯在1855年提出的热力学不等式,描述在热力学循环中,系统热的变化及温度之间的关系:

其中,δQ是系统热的变化,吸热为正,放热为负。若是在可逆过程中,上式中的等号成立,其中小于符号则是对应不可逆过程。克劳修斯定理可用来定义状态函数

性质

此不等式表明:所有可逆循环的克劳修斯积分值都等于零,所有不可逆循环的克劳修斯积分值都小于零。故本不等式可作为判断一热力学循环是否可逆的方法。 克劳修斯定理以数学的方式说明热力学第二定律鲁道夫·克劳修斯提出此定理的目的在解释系统中热的流动及系统和环境的之间的关系,以定理可以解释并提供其量化的定义,还可推出另一个重要结论,即任何系统经历一个不可逆的绝热过程之后,其熵值必将有所增大。

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