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非平衡體系在宏觀上一般處于運(yùn)動(dòng)和變化之中,體系內(nèi)部是不均勻的,其強(qiáng)度性質(zhì),如T,p等,在體系的不同區(qū)域往往具有不同的數(shù)值。為了能對(duì)非平衡體系的狀態(tài)給予準(zhǔn)確地描述,有必要引入以下假設(shè):
對(duì)于總體上為非均勻的熱力學(xué)非平衡體系,若將其分割成無(wú)數(shù)個(gè)小的區(qū)域,則每個(gè)小的區(qū)域內(nèi)的性質(zhì)(如T,p等)可以認(rèn)為是近乎均勻的。假設(shè)把某小區(qū)域與其周圍的體系隔離開來(lái),在剛隔離開的時(shí)刻t,此小區(qū)域仍處于非平衡態(tài),但經(jīng)過(guò)極短時(shí)間dt之后,這個(gè)小區(qū)域內(nèi)的分子便達(dá)到平衡分布,即可認(rèn)為此區(qū)域達(dá)到熱力學(xué)平衡,故可給出此小區(qū)域的所有熱力學(xué)函數(shù),并假定這套熱力學(xué)量可以用來(lái)描述此局域在時(shí)刻t的熱力學(xué)狀態(tài)。
以上所述即為局域平衡假設(shè)。
局域平衡假設(shè)與實(shí)際情況是有差距的:被隔離開來(lái)的局域雖然很小,但在時(shí)刻 t 它尚未處于平衡態(tài),只有在t+dt 時(shí)刻之后,局域才達(dá)到內(nèi)部平衡,此時(shí)才能用熱力學(xué)函數(shù)去描述其狀態(tài)。故假設(shè)的t+dt 時(shí)刻的平衡態(tài)和實(shí)際的t時(shí)刻所具有的非平衡態(tài)之間一定存在著差距??梢哉J(rèn)為:每個(gè)局域均極其微小,在每一瞬間,局域的分子實(shí)際分布情況都非常接近于平衡分布,因此,t時(shí)刻與t+dt時(shí)刻的性質(zhì)的差別非常微小,以致可以忽略不計(jì)。
為了描述非平衡體系的狀態(tài),還需假設(shè):由局域平衡假設(shè)得到的熱力學(xué)量,相互之間仍然滿足平衡體系狀態(tài)函數(shù)之間的熱力學(xué)關(guān)系,即平衡態(tài)的全部熱力學(xué)方程式與關(guān)系式對(duì)于局域平衡體系同樣適用醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)整理。
以上兩個(gè)假設(shè)結(jié)合起來(lái),便是局域平衡假說(shuō)。
在研究非平衡態(tài)的有關(guān)規(guī)律之前,須找到各種局域熱力學(xué)量之間的定量關(guān)系,這是非平衡態(tài)熱力學(xué)的基礎(chǔ)。
即各種守恒原理和連續(xù)性方程。
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