理想气体从相同的初态出发沿可逆或不可逆两条等温途径膨胀到相同的终态,那么它们功W的关系

问题描述:

理想气体从相同的初态出发沿可逆或不可逆两条等温途径膨胀到相同的终态,那么它们功W的关系

引用《热学》书中的话:
“在任何热力学过程中,外界对系统做的功原则上都可以针对具体的广义力和广义位移用力学方法来计算。但在非准静态过程中,系统部分受广义力和广义位移的情况可能很复杂,功的计算会是困难的。尤其是,系统在非准静态过程中没有统一确定的状态参量值,所以常常不能把功与状态参量的变化联系起来。”
不过我想这个问题可以从熵增角度考虑:熵增有两个途径:1不可逆过程,2热交换(吸热),理想气体等温膨胀到相同的状态,那么熵增相同,因此,可逆过程要比不可逆过程吸热更多。最终内能改变量相同,因此可逆过程W更大。结论似乎有点荒谬。
我不确定这种考虑方法是否正确,还有待高人指点。

可逆过程的功W1>W2=不可逆过程的功.
假设等温过程初态记做S1,末态是S2.
对于可逆过程,我们让这个理想气体通过卡诺热机连接一个状态时S2的理想气体.
因为是可逆过程,那么等温膨胀的对外做功,可以使得S2的理想气体等温回到S1.这样,末状态和初始状态完全一样;
对于不可逆过程,一定不会使得S2的理想气体回到初态(否则就可逆了),并且更不会产生更多的功,否则我们可以利用一部分功,让S2回到S1,然后就多出来一定的功,从而违反热力学第二定律.
所以W1>W2,可逆过程的对外做功最大