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铁杆木虫 (初入文坛)

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专业: 热力学

[交流] 热力学体系的新视角

欢迎高人发表对这篇论文的看法。概述如下，全文见附件。

概述：
在本文中，我们首先对平衡过程、非平衡过程与可逆过程、不可逆过程这两组概念进行了辨析，之所以要对如此简单的两组概念进行辨析，是因为经典热力学的基础是建立在所谓的“可逆”与“不可逆”性质的判定与研究上的，通过对这两组概念的辨析，我们将发现，由于对“不可逆性”存在着认识上的误区，这种以“可逆”与“不可逆”进行热力学研究的基础就是不合理的。因此，我们提出了一种观察热力学体系的新视角，即从体系内部粒子因运动产生的分散效应与作用在体系的引力相互作用之间的对抗与竞争关系，从运动与力的相互对抗与竞争关系，来重新认识热力学理论。在这种新的视角下，针对玻耳兹曼提出H定理的几大诘难——庞加莱的“复现始态”定理、策尔梅洛的“循环佯谬”、洛施米特的“可逆佯谬”都能得到合理的解释，特别是关于麦克斯韦妖与热力学第二定理之间的矛盾，也能得到解决。

这种新的视角，不是基于过程的“可逆”与“不可逆”，而是从力与运动相互对抗与竞争的“平衡”与“非平衡”来重新看待热力学过程的。从力与运动的对抗与竞争关系的角度，我们分析了平衡过程的熵，包括体系的熵值与过程的熵变。通过分析我们能发现，只有从“平衡”与“非平衡”的角度，“吉布斯佯谬”才能得到解决。同时，从物质组成粒子运动的分散效应与束缚粒子运动的结合力之间的对抗与竞争的角度，我们对包括纯物质的物态变化、各种类型的化学反应过程进行了分析，特别是通过分析相关热力学过程中焓H、吉布斯自由能G、亥姆赫兹自由能F、熵S等函数的变化，指出了在相关热力学过程中以上各函数变化值的物理意义，即明确指出了作为辅助函数的G、F在热力学过程中变化值的物理意义。结合相关热力学分析，我们提出熵只是一个辅助函数，表示体系在平衡过程中的能量转化或交换情况，其作用与焓H、吉布斯自由能G和亥姆赫兹自由能一样，只是处理热力学问题的一种数学技巧，并不具有直接的物理意义。这种观点是对玻耳兹曼熵解释的直接否定，但却并不是对熵的统计计算方法的否定，因为熵函数作为一种辅助函数，是与能量紧密联系在一起的，而根据量子力学规则，由于能量的量子化，通过统计方法计算出的熵值，其基础仍然是体系平衡态时的能量，因而熵的统计法仍然有效。

同时，从这种新的视角，我们通过分析宇宙恒星的热核反应、地球上的相关过程，指出自然变化的方向，是由束缚粒子运动的结合力与粒子运动的分散效应之间的相互对抗与竞争关系决定的，以熵增加定律推断出的宇宙“热寂论”，既误解了熵概念本身，也误用了熵增加定律。而且，我们还指出，正是由于对熵是系统混乱度的说法的误解，导致了所谓热力学负温度的概念，在现有热力学体系中，是不存在所谓热力学负温度的。

另外，通过分析热力学“可逆”和“不可逆”上的理解误区，我们指出所谓热力学“不可逆性”和动力学“可逆性”之间的矛盾是不存在的。更进一步，我们通过对热力学过程的时间反演分析指出，所谓热力学规律包含了时间的方向，“熵为时间之矢”的说法，是误解了时间与热力学定律的关系。我们明确指出，就过程而言，无论热力学还是动力学都没有可逆性，就定律而言，热力学规律和动力学规律一样，都是对于时间对称的，因而，试图通过热力学来判断时间的方向是徒劳的，热力学定律无法区分时间的方向。

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