狀態 -科學名詞

狀態

科學名詞
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人或事物表現出來的形態。

明 李東陽 《書馬遠畫水卷後》:"右 馬遠 畫水十二幅,狀態各不同。" 郭沫若 《洪波曲》第十四章二:"每一個人的眼睛裏面,都飽含著一種在飢餓狀態中所獨有的冷焰。"

在科學技術中,指物質系統所處的狀況。也指各種聚集態,如物質的固、液、氣等態。

  • 中文名稱
    狀態
  • 外文名稱
    status
  • 釋義
    物質的形態

物質狀態

固態

狀態狀態

液態

氣態

等離子態

玻愛凝聚態

費米子凝聚態 

中子態

超導態

超流態

超固態

變換過程

當系統的溫度、壓力、體積、物態、物質的量、相、各種能量等等一定時,我們就說系統處于一個狀態(state)。

系統從一個狀態(始態)變成另一個狀態(終態),我們就說:發生了一個過程(process)。始態和終態的溫度相等的過程叫做等溫過程。始態和終態的壓力相等的過程叫做等壓過程。始態和終態的體積相等的過程叫做等容過程。

理想化是一種重要的科學方法。研究實際氣體時,可以借助于理想氣體。研究力學,也可以借助于無摩擦力的理想過程。熱力學也假想了一種理想過程,稱為可逆過程。可逆過程是無限接近平衡態的過程。這裏說的可逆,並非通常理解的同時存在正逆兩向的過程,而是由始態到終態,再由終態到始態,一個迴圈,對系統也好,對環境也好,不遺留任何“痕跡”。什麽叫“痕跡”?這正是我們要搞清楚的,有待以下慢慢道來。我們在這裏隻是想說,這種熱力學可逆過程是一個理想過程,正如同實際氣體都不是理想氣體,也正如同實際做機械功的過程都不會一點摩擦力也不存在,原電池放電不可能一點點電能也不轉變為熱能等等“理想化”一樣。一切實際過程都是不可逆過程。理想的熱力學可逆過程不存在,卻是一種極限過程,對討論熱力學極有意義。

熱力學上存在兩種理想過程,一種是理想氣體的可逆膨脹,一種是原電池的可逆放電,他們都是理想過程,不可能真正存在,但它們所做的功分別是膨脹功和有用功的極限值,所有實際過程做功在數值上都不可能達到更不可能超過可逆過程所做的功。

熱力學還把過程分為自發過程非自發過程。自發過程是自然界自然而然地發生的過程,順其自然,就會發生;非自發過程則是不會自然發生的過程,舉例如下:

自發過程

熱由高溫流向低溫

水由高山流向平原

風由高氣壓流向低氣壓

電流由高電勢(正極)流向低電勢(負極)

常溫常壓下氫氧化合為水 熱由低溫流向高溫(電冰櫃

水由平原流向高山(揚水機)

氣流由低壓流向高壓(壓縮機)

電流由低電勢流向高電勢(電池充電)

常溫常壓下水分解為氫和氧(電解)

熱力學證明了,在一個封閉系統中若發生自發過程,系統必定具有向環境做有用功的可能性。反之,若必須向一個封閉系統做有用功,系統內才會發生一個過程,這個過程必定是一個非自發過程。    

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