热力学第二定律的表述及理解
出热力学第二定律两种表述。
出热力学第二定律两种表述。
出热力学第二定律两种表述，如下：
1、克劳修斯表述：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体。
2、开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。
除此之外，热力学第二定律还可以表述成熵增加原理：孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不可逆过程中增加。
这两种表述是等价的，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观的自然过程都是不可逆。
热力学第二定律的两种表述看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。
热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
热力学第二定律概念及公式总结
热力学第二定律一、 自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。
二、 热力学第二定律1. 热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin ：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2. 文字表述： 第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热，并将所吸收的热完全转化为功） 功 热 【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起环境的改变） 可逆性：系统和环境同时复原3. 自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功三、 卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）ηη≤ηη （不可逆热机的效率小于可逆热机）所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关四、 熵的概念1. 在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：ηηηη+ηηηη=η 任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关热温商具有状态函数的性质 ：周而复始 数值还原从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数2. 热温商：热量与温度的商3. 熵：热力学状态函数 熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量ηη ：起始的商 ηη ：终态的熵 ηη=(ηηη)η（数值上相等） 4. 熵的性质：（1）熵是状态函数，是体系自身的性质 是系统的状态函数，是容量性质（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和（3）只有可逆过程的热温商之和等于熵变（4）可逆过程热温商不是熵，只是过程中熵函数变化值的度量（5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性（6）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵不变（7）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，所以在隔离系统中，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。
热力学第二定律 概念及公式总结
热力学第二定律一、 自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。
二、 热力学第二定律1. 热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin ：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2. 文字表述： 第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热，并将所吸收的热完全转化为功）功 热 【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起环境的改变） 可逆性：系统和环境同时复原3. 自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功三、 卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）ηη≤ηη （不可逆热机的效率小于可逆热机）所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关四、 熵的概念1. 在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：ηηηη+ηηηη=η 任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关热温商具有状态函数的性质 ：周而复始 数值还原从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数2. 热温商：热量与温度的商3. 熵：热力学状态函数 熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量ηη ：起始的商 ηη ：终态的熵 ηη=(ηηη)η（数值上相等） 4. 熵的性质：（1）熵是状态函数，是体系自身的性质 是系统的状态函数，是容量性质（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和（3）只有可逆过程的热温商之和等于熵变（4）可逆过程热温商不是熵，只是过程中熵函数变化值的度量（5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性（6）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵不变（7）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，所以在隔离系统中，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。
热力学第二定律的几种表述及关系
热力学第二定律的几种表述及关系
热力学第二定律
热力学第二定律有几种表述方式：
克劳修斯表述：
热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体；
开尔文-普朗克表述：
不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。
熵表述：
随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会减少。
关系：
热力学第二定律的两种表述（前2种）看上去似乎没什么关系，然而实际上他们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个。
意义：
热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
微观意义
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
第二类永动机（不可能制成）
只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。
热力学第二定律的表述卡诺定理
解热力学第二定律提供了重要的理论支撑。
02
卡诺定理在热力学理论体系中占据着重要的地位，是
热力学理论的重要组成部分。
03
卡诺定理在能源利用、节能减排等领域具有重要的应
用价值，对于推动可持续发展具有重要意义。
05
总结与展望
卡诺定理与热力学第二定律的总结
卡诺定理
卡诺定理是热力学的基本定理之一，它指出在可逆过程中，工作量与热量之间的转换关系，即在一个封闭系统中，工 作量等于热量与温度之比。
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热力学第二定律的表述方式
克劳修斯表述
不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
熵增加原理
在一个封闭系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，直到达 到平衡态，此时熵达到最大值。
柯尔莫哥洛夫表述
对于封闭系统，总存在着一个宏观状态，使得该系统的熵等于最大 值。
02
卡诺定理的介绍
卡诺定理的内容
01
卡诺定理指出，在两个恒温的热源之间工作的可逆热机，其效 率不可能超过工作在相同温度下的可逆热机的效率。
02
可逆热机是一种理想化的机器，其工作过程可以完全逆转而不
产生任何外部效应。
卡诺定理是热力学第二定律的一个重要推论，它揭示了热机效
03
率的极限。
卡诺定理的物理意义
卡诺定理表明，在两个恒温热源之间工作的热机，其效率最高只能达到1T1/T2（T1和T2分别为高温和低温热源的温度）。
这个极限效率是由热力学第二定律所规定的，任何实际热机都无法突破这 一限制。
卡诺定理的物理意义在于它揭示了热机效率的局限性，从而限制了利用热 能转化为机械能的效率。
卡诺定理的重要性
热二定律的两种表述
热二定律的两种表述热力学第二定律有不同的表述方式，以下是两种常见的表述：1.克劳修斯表述：是热力学第二定律的一种表达方式，它指出热量不能自发地从低温物体传导到高温物体，或者可以表述为熵增加原理。
这个原理揭示了自然发生的热转化方向只能是向着熵增加的方向，也就是说，系统总是朝着熵增加的方向演化，即向着更大无序的状态演化。
这种表述强调了熵的概念，即系统中的混乱程度或无序状态。
在封闭系统中，熵总是朝着增加的方向变化，这是因为系统总是倾向于向着更加混乱、无序的状态演化。
因此，根据克劳修斯表述，热力学第二定律规定了自然发生的热转化方向只能是向着熵增加的方向，这是不可逆转的自然规律。
2 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
这种表述强调了热力学第二定律的不可逆性，即热量从高温热源向低温热源自发流动，而不是反过来。
在这种表述下，热力学第二定律说明自然发生的热转化方向只能是向着能量降低的方向，或者说，能量降减原理表明，系统总是朝着能量降减的方向演化，即向着更低能量的状态演化。
这一原理意味着自然界中的系统总是朝着能量消耗更少、效率更高的方向发展，从而保持系统的稳定性和有序性。
因此，在自然界的演化过程中，能量降减原理扮演着至关重要的角色，它保证了自然界的有序性和稳定性。
这两种表述方式虽然不同，但它们都表达了同一个思想：自然发生的热转化方向只能是向着熵增加或者能量降低的方向演化。
这表明了自然界的演化具有一个明确的方向性，即向着更加混乱、无序和低能量的状态演化。
这也是我们日常生活中能够观察到的现象，比如火山的喷发、河流的流动等等，都是向着更加混乱、无序和低能量的状态演化。
在科学技术领域，热力学第二定律也是一条重要的自然规律。
它告诉我们，我们不能把热从低温物体传导到高温物体而不引起其他变化，也就是说，我们不能制造出永动机。
同时，它也指导我们在设计和制造各种设备时需要考虑到能量的转化和利用效率，避免能量的浪费。
热力学第二定律的表述及理解
热力学第二定律的表述理解热力学第一定律阐明了能量转换过程中的守恒关系，指出了不消耗能量而能不断输出功的第一类永动机确是一种幻想。
热力学第二定律则更深刻地揭示了能量的品质问题。
熵，或许发明这一物理量的先贤也未始能预料到其对自然科学甚至哲学竟能产生如此巨大的影响。
热力学第二定律有数种表达形式，最闻名于世的有克劳修斯表达和开尔文表达。
1.开尔文表述英国物理学家开尔文（1824～1907），1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学教授，长达50余年，1851年被选为英国皇家学会会员，1877年被选为法国科学院院士，1890年至1895年担任皇家学会会长，他对热学和电磁学的发展都作出了重要的贡献。
1851年开尔文在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇论文，题目是“论热的动力理论”，文章指出：不存在这样一个循环过程，系统从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响.表述中“单一热源”是指温度均匀且恒定的热源；“其他影响”指除了由单一热源吸热，把吸收的热用来做功以外的任何其他变化.若有其他影响产生时，把由单一热源吸来的热量全部用以对外做功是可能的.自然界任何形式的能都可能转化为热，但热却不能在不产生其他影响的条件下完全转变成其他形式的能.开尔文的论述虽然较克劳修斯晚一年，但他的论述更为明确，使得热力学第二定律的研究更加深入，此外，开尔文还从第二定律断言：能量耗散是普遍趋势.2.克劳修斯表述德国物理学家克劳修斯（1822～1888），曾在柏林大学学习4年，后于1848年毕业于哈雷大学.1850年他任柏林皇家炮工学校物理教授，1855年后他相继任苏黎士维尔茨堡和波恩大学物理教授.他除了建立热力学第二定律，引入态函数——熵，还对气体分子动理论做了较全面的论述，用统计平均的方法导出了理想气体的压强、温度和气体的平均自由程公式。
克劳修斯于1850年在《德国物理学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本质的定律》，把卡诺定理作了扬弃而改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律.他提出，热量总是自动地从高温物体传到低温物体，不可能自动地由低温物体向高温物体传递.或者说不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化.即在自然条件下，这个转变过程是不可逆的，若想让热传递的方向逆转，则必须消耗功才能实现.以上两种表述是等效的，说明了热量不可能全部转化为机械功以及这一转化过程的方向性.人们一度曾设想一种能从单一热源吸收热量，使之完全转变成有用的机械功而不产生其他影响的第二类永动机，第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，因而是不可能造成的.第二定律除了以上两种表述外，还有其他不同的表述，例如热效率为100%的热机是不可能制成的；不需要由外加功而可操作致冷的机器是不可能造成的等.第二定律无论采用何种表述，其内容实质相同，不外乎主张不可逆变化的存在.各种表述的实质在于说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
热力学第二定律数学表达式
热力学第二定律数学表达式热力学第二定律是热力学基本定律之一，在热力学中占有重要的地位。
而这一重要定律可以通过数学表达式来描述和解释。
下面就让我们来详细了解一下热力学第二定律数学表达式吧！一、熵增原理热力学第二定律最基本的体现就是熵增原理，它表现了自然界中热力学过程的一个普遍趋势，即随着时间的推移，系统总是越来越趋向于无序状态。
量化地表达熵增原理的数学表达式是：ΔS≥0其中，ΔS表示系统的熵变，也即是系统从初始状态到终止状态时，系统熵值的增加量。
二、热力学第二定律数学表达式的其他形式上述的熵增原理式只是热力学第二定律的最常见形式，实际上，它还有很多其他的数学表达式。
以下便是几种重要的表达形式。
1.开尔文-普朗克表述这种表述方式是热力学第二定律最早的表述方式之一，它由开尔文及普朗克共同提出。
表述如下：不可能制造出一个能够从单一热源吸收热量并将其完全转化为功的机器。
2.克劳修斯表述克劳修斯表述是较早的表述方式之一。
它表述如下：任何永久机器不可能从单一的热源吸收热量并将其完全转化为功。
3.克劳修斯-普朗克表述这种表述方式又被称为热力学第二定律的普遍表述方式，其数学表达式如下：任何过程中，系统与其环境总是趋于平衡，而这种平衡过程是只能演化成为平衡状态。
在这一过程中，熵增加，而不会减小。
4.卡诺循环表述卡诺循环表述是热力学第二定律的另一种表述方式。
它表述如下：任何永久机器的热效率都不可能超过对等热源之间温度差异的比值。
总结：以上便是热力学第二定律数学表达式的几种形式，这些表述方式的总结共同表明，自然界中热力学过程总是以能量的稳定放散和熵值的增加为趋势，而这是由热力学第二定律所决定的。
掌握这些数学表达式，对于理解热力学第二定律的内涵和应用具有重要意义。
热力学第二定律 概念及公式总结
（不可逆热机的效率小于可逆热机）
所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关
四、熵的概念
1.在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：
任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关
热温商具有状态函数的性质 ：周而复始 数值还原
五、克劳修斯不等式与熵增加原理
不可逆过程中，熵的变化量大于热温商
1.某一过程发生后，体系的热温商小于过程的熵变，过程有可能进行不可逆过程
2.某一过程发生后，热温商等于熵变，则该过程是可逆过程
3.热温商大于熵变的过程是不可能发生的
4.热力学第二定律的数学表达式：
5. 隔离系统中， (一个隔离系统的熵永不减少)
6.熵增加原理：
7.隔离系统中有： 【根据熵增加原理知，若从体系的熵值变化量判断过程一定是自发过程，那么该过程一定是隔离系统】
六、热力学基本方程式与T-S图
1.热力学基本方程：
2.根据热二定律基本方程得： 可逆过程中有
3.绝热可逆过程：
七、 熵变的计算
1.等温过程中熵的变化值：
（1）理想气体等温可逆变化： 、 、
从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数
2.热温商：热量与温度的商
3. 熵：热力学状态函数 熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量 （数值上相等）
4. 熵的性质：
（1）熵是状态函数，是体系自身的性质是系统的状态函数，是容量性质
（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和
（2）等温、等压可逆相变：
I :在标准压力下，任何物质之间的熔沸点之间的相变为可逆相变；
热力学第二定律的数学表示
热力学第二定律的数学表示
热力学第二定律的数学表达式是:ds≥δQ/T。
热力学第二定律的数学表达式：ds≥δQ/T，又称克劳修斯不等式。
由克劳修斯不等式知，将体系熵变量的大小与过程热温熵值进行比较就可以判断过场可逆与否。
对于绝热可逆过程，ds=δQ/T=0。
热力学第二定律是热力学基本定律之一，克劳修斯表述为：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。
热力学第二定律的意义：
热力学第二定律的数学表达式表明所有可逆循环的克劳修斯积分值都等于零，所有不可逆循环的克劳修斯积分值都小于零。
故本不等式可作为判断一切任意循环是否可逆的依据。
应用克劳修斯不等式还可推出如下的重要结论，即任何系统或工质经历一个不可逆的绝热过程之后，其熵值必将有所增大。
热力学第二定律
定理定律
01 定律表述
03 定律质疑
目录
02 定律解释
热力学第二定律（second law of thermodynamics），热力学基本定律之一，克劳修斯表述为：热量不能 自发地从低温物体转移到高温物体。开尔文表述为：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其 他影响。熵增原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即 “熵”）不会减小。
也就是说，在孤立系统内对可逆过程，系统的熵总保持不变；对不可逆过程，系统的熵总是增加的。这个规 律叫做熵增加原理。这也是热力学第二定律的又一种表述。熵的增加表示系统从几率小的状态向几率大的状态演 变，也就是从比较有规则、有秩序的状态向更无规则，更无秩序的状态演变。熵体现了系统的统计性质。
第二定律在有限的宏观系统中也要保证如下条件： 1．该系统是线性的； 2．该系统全部是各向同性的。 另外有部分推论：比如热辐射：恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度都相同，且在加入任意光学性 质的物体时，腔内任意位置及任意波长的辐射强度都不变。
主词条：热寂论
热寂热寂论是把热力学第二定律推广到整个宇宙的一种理论。宇宙的能量保持不变，宇宙的熵将趋于极大值， 伴随着这一进程，宇宙进一步变化的能力越来越小，一切机械的、物理的、化学的、生命的等多种多样的运动逐 渐全部转化为热运动，最终达到处处温度相等的热平衡状态，这时一切变化都不会发生，宇宙处于死寂的永恒状 态。宇宙热寂说仅仅是一种可能的猜想。
第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用， 由此可见，热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异，这种差异决定了过程的方向，人 们就用状态函数熵来描述这个差异，从理论上可以进一步证明:
热力学第二定律的通俗解释
热力学第二定律的通俗解释
热力学第二定律的通俗解释是：热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而是会自发地从高温物体传递到低温物体。
热力学第二定律也可以表述为：在任何热力学过程中，总是存在一个物理量，即热力学熵，随时间不断增加，除非输入能量来降低熵。
热力学熵描述了系统的无序程度，包括温度、压力、体积、物质等物理性质。
熵的增加代表了系统不可逆的趋势，热能总是从高温度向低温度流动，而不会相反。
热力学第二定律是物理学的重要定律，性质类似于牛顿第二定律和能量守恒定律。
它指导了许多工程和自然科学领域的应用，例如热工学、热电力学和化学反应动力学等。
热力学第二定律
热力学第二定律
热力学第二定律是热力学的一个基本定律，它阐述了一个重要的概念：热量的自发流动方向。
该定律描述了一个封闭系统中的热量流动方向，指出热量从高温物体向低温物体自发流动，不可能反向流动。
具体来说，热力学第二定律可以表述为：不存在一个过程，使得在这个过程中，热量从低温物体自发地向高温物体流动，而不进行其他的物理或化学变化。
这意味着热量流动的方向是永远不可能逆转的。
该定律的一个重要推论是热机效率的限制。
热机能够将热量转化为机械功，但是其效率受到热力学第二定律的限制。
根据卡诺热机理论，任何一个热机的最大效率都是由两个热源的温度所决定的，而且这个最大效率永远不可能达到100%。
总之，热力学第二定律是热力学的一个基本定律，它描述了热量的自发流动方向，以及热机效率的限制。
这个定律在物理、化学、工程等领域都有广泛的应用。
热力学第二定律 概念及公式总结
一、自发反应-不可逆性（自发反应乃是热力学的不可逆过程）一个自发反应发生之后，不可能使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，也就是说自发反应是有方向性的，是不可逆的。
二、热力学第二定律1.热力学的两种说法：Clausius:不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化Kelvin：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他的变化2.文字表述：第二类永动机是不可能造成的（单一热源吸热，并将所吸收的热完全转化为功）功热【功完全转化为热，热不完全转化为功】（无条件，无痕迹，不引起环境的改变）可逆性：系统和环境同时复原3.自发过程：（无需依靠消耗环境的作用就能自动进行的过程）特征：（1）自发过程单方面趋于平衡；（2）均不可逆性；（3）对环境做功，可从自发过程获得可用功三、卡诺定理（在相同高温热源和低温热源之间工作的热机）（不可逆热机的效率小于可逆热机）所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相同，且与工作物质无关四、熵的概念1.在卡诺循环中，得到热效应与温度的商值加和等于零：任意可逆过程的热温商的值决定于始终状态，而与可逆途径无关热温商具有状态函数的性质：周而复始数值还原从物理学概念，对任意一个循环过程，若一个物理量的改变值的总和为0，则该物理量为状态函数2. 热温商：热量与温度的商3. 熵：热力学状态函数熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量（数值上相等）4. 熵的性质：（1）熵是状态函数，是体系自身的性质是系统的状态函数，是容量性质（2）熵是一个广度性质的函数，总的熵的变化量等于各部分熵的变化量之和（3）只有可逆过程的热温商之和等于熵变（4）可逆过程热温商不是熵，只是过程中熵函数变化值的度量（5）可用克劳修斯不等式来判别过程的可逆性（6）在绝热过程中，若过程是可逆的，则系统的熵不变（7）在任何一个隔离系统中，若进行了不可逆过程，系统的熵就要增大，所以在隔离系统中，一切能自动进行的过程都引起熵的增大。
热力学第二定律的两种
热力学第二定律的两种
热力学第二定律的两种表述分别为：
克劳修斯表述（按热传递的方向性来表述）：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
也就是说，热传导是有方向性的，这个方向就是温度梯度的方向，即热量总是自动地从高温物体传到低温物体。
开尔文表述（按机械能与内能转化过程的方向性来表述）：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）。
或者，不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取能量，使之全部变为有用的功，而不产生其他影响。
这意味着，热不能直接全部转化为机械功，而不引起其他变化。
这两种表述都揭示了热力学过程的方向性，即自然中的热现象具有方向性，热量总是自发地从高温物体传向低温物体，而不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
同时，热也不能全部转化为机械功，而不产生其他影响。
这些方向性限制了热能的利用和转换效率，也是热力学第二定律的核心内容。
热力学第二定律的几种表述及关系
热力学第二定律的几种表述及关系
热力学第二定律
热力学第二定律有几种表述方式：
克劳修斯表述：
热量能够自觉地从较热的物体传达到较冷的物体，但不行能
自觉地从较冷的物体传达到较热的物体；开尔文 - 普朗克表
述：
不行能从单调热源汲取热量，并将这热量变成功，而不产生
其余影响。
熵表述：
随时间进行，一个孤立系统中的熵老是不会减少。
关系：
热力学第二定律的两种表述（前2 种）看上去仿佛没什么关系，但是实质上他们是等效的，即由此中一个，能够推导出另一个。
意义：
热力学第二定律的每一种表述，揭露了大批分子参加的宏观
过程的方向性，令人们认识到自然界中进行的波及热现象的
宏观过程都拥有方向性。
微观意义
全部自然过程老是沿着分子热运动的无序性增大的方向进
行。
第 1页
第二类永动机（不行能制成）
只从单调热源汲取热量，使之完整变成实用的功而不惹起其他变化的热机。
第 2页。
13 热力学第二定律的经典表述
第一类永动机：不需消耗任何能量，却可以源 源不断永远对外做功的动力机械。这显然违反
热力学第一定律。
第二类永动机：只需从单一热源吸收热能便能 永远对外做功的动力机械。也显然违反热力学Байду номын сангаас第二定律。
基础化学
开尔文的表述为：“不可能从单一热源吸 取热，使之全部转变为功，而不留下其他影 响。”此表述也可以这样理解：功可以自发地 完全转变成热而不引起其他变化，但其逆过程 却不能自发进行。
这再次说明，功和热是能量传递的不同形 式，一种有序，一种无序，二者在转化过程中 存在方向性，即有序能量—功可以全部无条件 地转化为无序能量—热，而热全部转化为功是 不可能的或有条件的。
这个结论当时并没有引起人们的重视。
基础化学
后来，开尔文（L.Kelvin）和克劳修斯 （R.J.E.Clausius）分别研究了卡诺热机 工作原理，认为卡诺的结论是正确的，并 发现其中包含了热力学第二定律这个极为 重要的自然规律。
基础化学
克劳修斯的表述为：“热不能自动地从低 温物体传至高温物体” 。
（二） 热力学第二定律的经典表述
由自然界中的自发过程可知： 任何体系在没有外界影响时，总是单向地 趋于热力学平衡态，而决不可能自动地逆向进 行。这一结论就是热力学第二定律(the second law of thermodynamics)。
基础化学
热力学第二定律建立于提升热机效率的研 究之中。1824年，卡诺（N.L.S.Carnot）研究 了其采用科学抽象法而建立的理想化模型，即 所谓的“卡诺热机”，并得出结论：“热机的 效率只与两个热源的温差有关，而与热机的工 作物质无关。任何热机的效率都不能高于理想 热机的效率”。
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热力学第二定律的表述理解
热力学第一定律阐明了能量转换过程中的守恒关系，指出了不消耗能量而能不断输出功的第一类永动机确是一种幻想。
热力学第二定律则更深刻地揭示了能量的品质问题。
熵，或许发明这一物理量的先贤也未始能预料到其对自然科学甚至哲学竟能产生如此巨大的影响。
热力学第二定律有数种表达形式，最闻名于世的有克劳修斯表达和开尔文表达。
1.开尔文表述
英国物理学家开尔文（1824～1907），1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学自然哲学教授，长达50余年，1851年被选为英国皇家学会会员，1877年被选为法国科学院院士，1890年至1895年担任皇家学会会长，他对热学和电磁学的发展都作出了重要的贡献。
1851年开尔文在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇论文，题目是“论热的动力理论”，文章指出：不存在这样一个循环过程，系统从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响.表述中“单一热源”是指温度均匀且恒定的热源；“其他影响”指除了由单一热源吸热，把吸收的热用来做功以外的任何其他变化.若有其他影响产生时，把由单一热源吸来的热量全部用以对外做功是可能的.自然界任何形式的能都可能转化为热，但热却不能在不产生其他影响的条件下完全转变成其他形式的能.开尔文的论述虽然较克劳修斯晚一年，但他的论述更为明确，使得热力学第二定律的研究更加深入，此外，开尔文还从第二定律断言：能量耗散是普遍趋势.
2.克劳修斯表述
德国物理学家克劳修斯（1822～1888），曾在柏林大学学习4年，后于1848年毕业于哈雷大学.1850年他任柏林皇家炮工学校物理教授，1855年后他相继任苏黎士维尔茨堡和波恩大学物理教授.他除了建立热力学第二定律，引入态函数——熵，还对气体分子动理论做了较全面的论述，用统计平均的方法导出了理想气体的压强、温度和气体的平均自由程公式。
克劳修斯于1850年在《德国物理学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本质的定律》，把卡诺定理作了扬弃而改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律.他提出，热量总是自动地从高温物体传到低温物体，不可能自动地由低温物体向高温物体传递.或者说不可能把热量从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化.即在自然条件下，这个转变过程是不可逆的，若想让热传递的方向逆转，则必须消耗功才能实现.
以上两种表述是等效的，说明了热量不可能全部转化为机械功以及这一转化过程的方向性.人们一度曾设想一种能从单一热源吸收热量，使之完全转变成有用的机械功而不产生其他影响的第二类永动机，第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，因而是不可能造成的.第二定律除了以上两种表述外，还有其他不同的表述，例如热效率为100%的热机是不可能制成的；不需要由外加功而可操作致冷的机器是不可能造成的等.第二定律无论采用何种表述，其内容实质相同，不外乎主张不可逆变化的存在.各种表述的实质在于说明一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
所以，第一，热力学第二定律的表述虽然繁多，但都反映了客观事物的一个共同本质，即自然界的一切自发过程都有“方向性”，并且一切自发过程都是不可逆的。
第二，热力过程的方向性，是可以用“熵”来衡量的，也即孤立系的一切实际过程，其总熵是增加的，理想条件下（即可逆），总熵不变。
首先，对于克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。
（1）这里需要强调的是“自发地、不付代价地”。
我们通过热泵装置是可以实现“将热
从低温物体传向高温物体的”，但这里是付出代价的，即以驱动热泵消耗功为代价，是“人为”的，是“强制”的，不是“自发”的。
所以，非自发过程，如热从低温物体传向高温物体，
必须同时要有一个自发过程为代价（这里是机械能转化为热能）为补偿，这个过程叫“补偿过程”。
（2）非自发过程（如热从低温物体传向高温物体）能否进行，还要看花的“代价”是否够，就是总系统（孤立系）的熵必须是增加的，或可逆下总熵不变。
也就是说，如果投入的“代价”不够的话，非自发过程是不能进行的，或是进行得不够彻底（不能达到预计的状态）。
孤立系总熵变不小于零，非自发过程才有可能进行。
其次，对于开尔文－普朗特说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发电机。
（1）这里强调的是“不留下其他任何变化”，是指对热机内部、外界环境及其他所有物体都没有任何变化。
（2）热全部转化为功，是可以的，但必须要“留下其他变化”。
如等温过程中，热可以全部转变成功，但这时热机内部工质的“状态”变了（即工质不能回到初始状态。
其实，这样的热机实际上是不存在的），是留下了变化的。
总之，在正确理解热力学第二定律时，以下几点是需要把握的：1、上述热力学第二定律的两种表述及其等效性；2、卡诺循环与卡诺定理、卡诺效率，且ηT≤ ηC；3、克劳修斯积分等式和不等式；4、熵的过程方程式：dS≥dQ/Tr；5、孤立系统熵增原理：△Siso=∑△Si=Sg≥0；6、闭口系（控制质量）熵方程：dS=dSg+dQ/Tr；（开口系也要掌握好）7、能量贬值原理：dEx,iso≤0；
8、熵产与机械能（火用）的损失关系：I=To×Sg。
那么, 热力学第二定律的实质是什么呢.. 从上面的分析可以得出这样的结论.. 功变热是一个不可逆过程, 热传递也是一个不可逆过程。
所以说热力学第二定律的两种表述是分别挑选了一种不可逆过程来作为表述的。
由于实际的热力学过程都是不可逆的, 而任何一种不可逆过程都可作为热力学第二定律的表述, 这样热力学第二定律就可以有许多不同的表述。
因此, 也可以说热力学第二定律的实质为.. 一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的过程。
热力学第二定律指出了实际宏观过程进行的条件和方向。
热力学第二定律不是由第一定律推演出来的, 而是自然界的一个独立的定律.. 热力学第一定律是能量转化与守恒定律, 但它不能反映热力学过程进行的条件和方向, 热力学第二定律是独立于热力学第一定律的另一条基本定律, 它是反映过程进行方向的规律。
热力学第一定律指出了热功等效和转换关系, 指出任何过程中能量必须守恒。
而热力学第二定律指出，并非所有满足能量守恒的过程都能实现。
实际热力学第一定律即为能量守恒定律, 又因为能量守恒定律是各种运动形式普遍遵守的规律, 所以说热力学第一定律反映的是热运动与其它运动共同的一面.. 而热力学第二定律描述的是“过程进行方向”的特有规律, 所以说它反映了热运动与其它各种运动不同的一面，从热和功的相兀转化来看, 热力学第一定律反映了热和功在相互转化时相同的一面, 而热力学第二定律则反映了热和功在相互转化时不同的一面。
另外，热力学第一定律说明了第一种永动机不可能造成, 而热力学第二定律说明了第二种永动机不能造成, 即进一步指出了热机效率不能达到100%。
热力学第一定律中没有温度的概念, 而热力学第二定律中有了温度的概念, 提出了高温热源温度与低温热源温度的问题由此可见, 热力学第一定律不能包括热力学第二定律, 第二定律是又一条独立的定律, 是第一定律的补充和发展！。