參考:
陈曦<<热力学讲义>>http://ithatron.phys.tsinghua.edu.cn/downloads/thermodynamics.pdf
7 最大功定理
考虑一个与外界隔绝的由几个彼此不处于热平衡、但相互绝热的物体组成的系统。另外还需要一个重物,它不参与热力学过程,但是可以以重力势能的 方式存储能量。当系统建立热平衡后,系统可能对重物作功。 过渡到平衡态的过程可能会通过各种不同的方式实现,最终的平衡态也会不同,特别是能量的分配和熵会不同,系统作的功依赖于建立平衡态的过程。我们想知道怎样建立平衡态才能从系统中得到最大的功并以重力势能的方式存储起来。 让系统最初的能量是E0,系统平衡后的内能是熵的函数E(S)。 系统做的功是:
由于能量是熵的单调增加函数,所以如果熵有变化,功就会减少。这意味着最大功出现在系统的熵增为0时,即平衡态通过可逆过程达到时。如果过程不可逆,熵增加,则功会降低。例如,直接将几个系统进行热接触,得到的功为零。
最大功的例子