热分离运动不遵循热力学第二定律

热分离运动不遵循热力学第二定律
1.升华不遵循热力学第二定律
一块0℃的冰放在1大气压0℃的环境里，那么一：冰不能熔解成水，二：冰能够升华成水蒸气。

固体熔解需要熔解热，同样固体升华需要升华热，这两个同样需要热量才能完成的过程为什么一个不能，一个能呢？
1.1熔解热遵循热血学第二定律，根据热力学第二定律，热量由热的物体转移到冷的物体是一个不可逆的过程，可知0℃的冰在0℃的环境里不可能得到热量来供给冰熔解时所需要的熔解热。

所以冰不能熔解。

冰没有熔解也说明了冰没有使自己的一部分冰的温度下降而放出供给另一部分冰熔解。

所以熔解过程是遵循热力学第二定律的。

1.2升华热不遵循热力学第二定律；固体升华必须要有升华热，然而0℃的冰在0℃的环境里不能吸收到热量来供给升华时所需要的升华热。

所以根据热力学第二定律的推断：0℃的冰在0℃的环境里的升华是不可能的。

固体升华时，固体的温度在独自地下降。

由此可知冰升华时的升华热是来自冰独自地降低自身的温度而释放出来的热量。

0℃的冰在0℃的环境独自地降低自己的温度而放出，这是不遵循热力学第二定律才有的。

因此升华热不遵循热力学第二定律。

2.升华热不遵循热力学第二定律的原因
2.1分子的两种“独自地”运动
2.1.1热均匀运动：即物体内部大，小能量分子均匀分布的运动。

一杯20℃的水，这20℃是这杯水中分子平均动能的标志。

其水中各个分子的动能的大小是不等的。

能量大的可以大到比正常沸点的蒸气的平均动能还大。

而能量小的可以小到比冰的分子的平均动能更小。

正是由于分子的“独自地”杂乱无章的运动，使得水中能量大的分子不能成为水蒸气分子，动能小的分子没有结成冰，而是所有动能大大小小的分子在水中各自均匀的分成。

水内部各处有相同的温度。

分子的这种“独自地”运动称之谓热均匀运动。

执均匀运动是遵循热力学第二定律的。

2.1.2热分离运动：即物体表面上发生的大、小能量分子被分离在表面两侧的运动。

普通物理学中说：“在每一温度下，液体中都有这样迅速的分子，它们于接近流体表面时能够克服隣近分子底吸收力，突破表面层而飞出液体之外。

”又说：“汽化的时候，较迅速的分子从液体中飞出，这时他们把自己底一部分能量消耗于反抗那要把它们保留在表面层中的分子引力而作功。

由此可知，遗留在液体中的分子底平均能是在减少着，也就是说液体是在冷却着。

”正是由于这种
大能量的分子“独自地”飞出液面的运动，使得液体中大、小动能的分子被分离到液体表面的两侧。

所以称之谓热分离运动。

热分离运动只表面上发生，“独自地”进行。

热分离运动使得原来液体内部大、小能量分子均匀分布的热平衡状态向着大、小能量分子分离到表面两侧的不平衡状态进行，使得液体的温度“独自地”下降。

所以热分离运动是不遵循热力学第二定律的。

2.2熔解过程遵循热力学第二定律的原因。

固体是有表面的，分子的排列是有规则而且是稳定的。

液体也是有表面的，但是分子排列无规则。

固体熔解成液体时原来分子有规则的排列转变成无规则的排列，原来固体的表面转变成液体的表面。

原来大、小能量的分子没有分离，都是在表面里面作无规则的热均匀运动，正是因为熔解过程中大、小能量的分子没有分离，所以熔解过程遵循热力学第二定律。

2.3升华过程不遵循热力学第二定律的原因。

固体有表面。

气体没有表面。

固体里的分子要升华成水蒸气分子必须逸出固体的表面，分子逸出表面必须作巨大的逸出功。

所以只有固体里那些能量特别大的分子才能够逸出表面。

这些大能量的分子逸出表面后，就跟固体相分离，成了蒸气分子。

遗留在固体的分子的能量都是较小的。

可见升华过程是一个热分离运动，所以升华不遵循热力学第二定律。

3.两种不遵循热力学第二定律的运动
3.1布朗运动。

《普通物理学》里说：“布朗微粒是这样微小的物体，它已不遵从热力学第二定律……”又说“在这微观的范围内，热转变为功的过程显示出可逆的，热力学第二定律是被违背了，然而要想将热力学第二定律底违背用於宏观的范围是不可能的”。

3.3热分离运动：固体，液体中的能量特别大的分子逸出表面，使得大、小能量分子分离到表面两侧的热分离运动也是不遵循热力学第二定律的。

布朗微粒的运动是不遵循热力学第二定律的。

可是，布朗粒子一直在液体里与其它分子一起作杂乱无章的热均匀运动，它没有与液体分离。

所以布朗运动没有造成宏观世界里的不遵循热力学第二定律的运动。

跟布朗运动不同的是：热分离运动中，大能量的分子逸出了表面后，不再跟固体，液体里的分子一起作热均匀运动了。

而是进入了另一个空间里，成为了表面上方的蒸气分子。

本来这是个别大能量分子的行为。

但是由于分子的数目十分巨大，所以大能量分子的数目也是很大的。

这样单个大能量分子逸出表面的实际数目也是很大的。

这些大能量的分子在表面上方积聚叠加就构成了宏观世界里的蒸气。

所以在物体表面上发生的升华、凝华、蒸发、凝结现象是宏观不遵循热力学
第二定律的物理现象。

4.物体温度发生改变的原因
由于热分离运动引起的物体温度改变是“独自地”进行的，它不属于热传递，也不属于做功，而且不遵循热力学第二定律。

所以物体温度改变的原因有三个：热均匀运动里有热传递和做功两个，还有热分离运动一个。

5.热机分两类
分子有两种“独自地”运动——热均匀运动和热分离运动。

热均匀运动是遵循热力学第二定律的。

而热分离运动是不遵循热力学第二定律的。

用这样的观点来分析现代使用的热机，可以发现热机分为两类。

5.1热均匀运动热机：蒸气机、内燃机、空气压缩机和抽气机等热机是利用热均匀运动原理工作的。

整个工作过程中二质必须是气体，不发生凝结液化的相变。

二质的工作温度区间很大，热机的效率与二质无关。

遵循热力学第二定律。

其中蒸气机和内燃机是正卡诺循环。

称热均匀运动正卡诺循环机。

空气压缩机和抽气机有制冷和制热作用，是逆卡诺循环。

称热均匀运动逆卡诺循环热机。