他站在了一个更高的维度来看这道题目。
在他的视角里,这个不可逆的混合过程,其本质,就是一部分本可以用来做功的热量,被白白“浪费”掉了。
而这个“浪费”的量,就可以用一个等效的卡诺热机来衡量!
他没有去计算系统的熵增Δs_sys。
而是构造了一条可逆的等效路径:
让两部分气体分別与温度为t?和t?的热源可逆接触,通过一个卡诺热机在它们之间搬运热量,使系统达到共同的末態温度t_f。
在这条可逆路径上,熵变可以按定义直接计算;
而能量守恆一行就能確定t_f。
“可得功/丧失功”的概念只是帮助理解为什么熵一定要增这么多——並不需要把它写成等式。
他的笔尖在纸上落下,写出了一行让所有物理学家都为之著迷的、充满了哲学思辨的简单推导:
“考虑一个可逆过程,將两部分气体分別与温度为t?和t?的热源接触,通过一个卡诺热机,使其达到共同的末態温度t_f。此过程中,热机对外做的最大功为……”
他甚至不需要把数字算到最后。
他只用了能量守恆和熵增原理,几行字,就直接把“为什么是这么多”的逻辑闭环跑完了。
写完最后一个符號,林允寧放下了笔,距离考试结束,还有足足四十分钟。
他隨便检查了一遍,便乾脆趴在桌上,闭目养神。
昨晚熬夜在啃【数学物理方法】,耗费了他大量的精力。
……
考试结束后,钱立群教授没有立刻就走,而是走上讲台,进行了一场简短的讲评。
当讲到最后一题时,他特意將卫驍和林允寧的两种解法,都用粉笔写在了黑板上。
“卫驍同学的方法,是抓住了『熵是状態函数』这一核心本质,通过设计巧妙的可逆路径,求解熵变。这是我们解决此类问题的『正道』,思路清晰,逻辑严明,非常漂亮。”
他先是给予了卫驍极高的评价,引来台下一片讚嘆。
隨即,他话锋一转,指著黑板另一侧那几行简洁得有些过分的“热机模型”。
整个教室瞬间安静了下来。
“而林允寧同学的解法……”
老教授顿了顿,浑浊的眼眸里,闪烁著一种极其复杂的光芒,有欣赏,有震撼,甚至有一丝……陶醉。
“他没有纠结於系统本身的熵变。”
钱立群的声音不高,却如同惊雷,在每个人的耳边炸响。
“他问了一个更深层次的问题:这个不可逆过程『浪费』了多少本可以做功的能量?
“他构造了一个理想的卡诺热机,计算出如果这个过程是可逆的,系统可以对外做多少功。而真实过程中,这份功变成了內能的无序增加,这部分『损失的功』除以环境温度,就是熵的增加。
“这个思维方式,正是物理学最底层的逻辑,值得大家学习。”
说完,他放下粉笔,深深地看了一眼最后一排那个懒散的少年,宣布下课。
整个阶梯教室里,死一般的寂静。
卫驍站在原地,看著黑板上那两种截然不同的思路,那双总是锐利如刀的眼眸里,第一次出现了动摇。
她感觉自己精心打磨了数年的“利剑”,在对方面前,仿佛遇到了一座无法撼动、甚至无法理解的“高山”。
许嘉诚和周衍则已经彻底麻木了。
他们面面相覷,最终只能从对方眼中看到四个字——
“神仙打架。”
当第一轮的总成绩被贴在教室门口的白板上时,所有人都已经有了心理准备。
林允寧:实验100,理论98,总分198。
卫驍:实验96,理论100,总分196。
两人以微弱的差距,分列一二,將身后的杜飞、许嘉诚和周衍,远远地甩在了身后。
一场双雄爭霸的格局,正式拉开序幕。
……