非自发过程的推动力源于环境

二、非自发过程的推动力源于环境

隔离系统因不受环境影响,所以不可能发生非自发过程。下面主要讨论封闭系统的非自发过程。当系统的某种强度性质与环境的该种性质之差为负,即环境一侧的该强度性质更大,则称该过程发生的推动力源于环境,相应过程为非自发过程。例如:

(1)环境的温度为推动力:以低温物体从高温物体吸收热量为例。若以低温物体为系统,高温物体为环境,故低温的系统从高温的环境得到热量为非自发过程。因为没有高温环境的推动,低温的系统温度不会升高。可见,系统的选择不同,过程的自发性也可能会不同(可与1.1和1.2中(1)的例子相比较)。

(2)环境的压力为推动力:理想气体等温压缩过程。环境压力更高,气体体积变小,为非自发过程。

(3)环境的非体积功为推动力:室温条件下,水分解生成氢气和氧气的化学反应,由于时,为不能发生过程,但施加外加电压时,该反应则能正向进行。但因环境给系统提供了电功,即存在环境提供的分解电动势大于系统的可逆电池电动势,因而以反应物为系统,该化合反应为非自发过程。

再举一个普通的例子:请判断凉水变成开水这一过程的自发性。根据生活经验,以水为系统,这是一个非自发过程。这一过程的实现通常有两种办法:一是采用电加热的办法把水烧开,即环境对系统做了电功;或是通过燃气加热的办法把水烧开,推动力为,也为非自发过程。

可见,封闭系统的非自发过程都有一个共同的特点:存在一种强度性质,环境的该性质必然大于系统内部的该种强度性质,因此过程发生的推动力源于环境。非自发过程可定义为推动力源于环境的过程。