热力学第二定律概述

热力学第二定律概述
人们在长期的实践经验中发现，自然界中多数的现象都有吸热或放热效应，都涉及到热能与其他形式能量的转化，都存在热现象的方向性问题。

例如，热量的传递，热功的互变，化学的反应，燃烧的现象，气体的扩散，混合，分离，溶解，结晶，辐射，生物化学，生命现象，信息理论，低温物理，气象以及其他许多问题，都需应用热力学第二定律的原理来判断其过程进行的方向，条件和深度。

因而，针对各类具体问题。

或是从不同的角度，热力学第二定律的叙述方式各有不同，但其本质是统一的，等效的。

热力学第二定律的两种最基本的表述形式：克劳修斯表述法和开尔文表述法。

1、克劳修斯表述法
人们很早就发现两个温度不同的物体相接触时热量总是从高温的传向低温的，而不可能自发地反向进行。

后来经过科学家反复搜索和思考，终于认识到热是一种能量，传热是能量转移的一种方式。

在此认识的基础上，克劳修斯在1850年终于对热力学第二定律作了首次简明扼要地论述：热不能自发地，不付出代价地，从低温物体传至高温物体，如同低水位不能自动向高处流动，必须通过水泵做功才能把低水位水送往高处一样，。

这就是热力学第二定律的克劳修斯表述法。

2、开尔文表述法
蒸汽机出现以后，在生产实践的基础上，人们在提高蒸汽机热效率的研究中，逐渐认识到要使热能连续地转化为机械能，必须存在温
度差，这是基本的条件，所以至少要有两个以上温度不同的热源，即高温热源和低温热源。

只有一个热源的热动力装置是无法工作的。

同时人们还认识到，热能转化成机械能是有限度的，高温热源所提供的热量，无论如何不可能全部转化为机械能，其中不可避免地要有一部分排给低温热源。

基于这些思想，在1851年，开尔文提出了热力学第二定律的另一种表述法：不可能从单一热源取得热量使之完全转化为机械功而不引起其他变化。

各种形式的能很容易转换成热能，但热能却不能无条件地全部转换为功，因此热能转化成功时必定伴随着热量的损失，既热功转化毕定存在着能量的损失，通常人们把从单一热源取热并使之完全转变为功的机器称为第二类永动机。

它虽然不违反热力学第一定律，转变过程能量是守恒的，但却违反了热力学第二定律。

如果能从单一热源取热使之完全转变为功而不引起其他变化，那么人类就可以制造这样一种机器，以大气，海洋等作为单一热源，机器从中吸热对外做功，由于环境中能量是无穷无尽的，因而这样的机器就可以永远工作下去，显然这是不可能的。

因此，热力学第二定律又可表述为：第二类永动机是不可能制造成功的。