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熱力學(xué)第二定律與時(shí)間的單方向性

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  所有不涉及熱現(xiàn)象的物理規(guī)律均時(shí)間反演對(duì)稱,它們沒有對(duì)時(shí)間的方向作出規(guī)定。所謂時(shí)間反演,通俗地講就是時(shí)光倒流;而物理定律時(shí)間反演對(duì)稱則指,經(jīng)過時(shí)間反演后,該定律依然成立。

  以牛頓定律為例,它是時(shí)間反演對(duì)稱的。不妨考察自由落體運(yùn)動(dòng):一物體由靜止開始,在重力作用下自由下落,其初速度V(0)=0,加速度a=g,設(shè)其末速度為V(t),醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理下落高度為h.現(xiàn)進(jìn)行時(shí)間反演,則有其初速度V'(0)=-V(t),加速度a'=g,末速度V'(t)=V(0),上升高度為h,易證這依然滿足牛頓定律。

  但熱現(xiàn)象則不同,一杯水初始溫度等于室溫,為T(0),放在點(diǎn)燃酒精燈上,從酒精燈火焰吸收熱量Q后溫度為T(t)?,F(xiàn)進(jìn)行時(shí)間反演,則是水的初溫為T'(0)=T(t),放在點(diǎn)燃酒精燈上,放出熱量Q給酒精燈火焰,自身溫度降為T'(t)=T(0)。顯然這違背了熱力學(xué)第二定律關(guān)于熱量只能從高溫物體傳向低溫物體的陳述。故熱力學(xué)第二定律禁止時(shí)間反演。在第一個(gè)例子中,如果考慮到空氣阻力,時(shí)間反演后也會(huì)與理論相悖,原因在于空氣阻力做功產(chǎn)生了熱。

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直播時(shí)間:3月10日 19:30-21:00

主講老師:劉 楝老師

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