熵量守恒定律
化学热力学的基本定律
化学热力学的基本定律化学热力学是研究化学反应中热现象的科学，它揭示了物质在化学反应中的热变化规律。
在化学热力学的研究中，有一些基本定律被广泛应用，帮助我们理解和预测化学反应中的热现象。
本文将介绍化学热力学中的基本定律，包括热力学第一定律、热力学第二定律和熵增定律。
热力学第一定律是热力学的基本定律之一，也称为能量守恒定律。
它表明在一个系统中，能量的总量是守恒的，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律的数学表达式可以写为ΔU = q + w，其中ΔU表示系统内能的变化，q表示系统吸收或释放的热量，w表示系统对外界做功。
根据热力学第一定律，系统吸收热量时内能增加，释放热量时内能减少；系统对外界做功时内能减少，被外界做功时内能增加。
热力学第一定律的一个重要应用是热力学循环的分析。
热力学循环是指一系列经过一定步骤后最终回到原始状态的过程，常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环等。
通过热力学第一定律，我们可以分析热力学循环中能量的转化过程，计算循环的效率等重要参数，为工程实践提供理论依据。
热力学第二定律是热力学中的另一个基本定律，它揭示了自然界中热现象发生的方向性。
热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，即热量不可能自发地从热源吸收而完全转变为功。
开尔文表述则指出在一个孤立系统中，不可逆过程的熵总是增加的，系统朝着熵增的方向发展。
熵增定律是热力学第二定律的一个重要推论，它表明在一个孤立系统中，不可逆过程的熵总是增加的。
熵是描述系统无序程度的物理量，熵增定律指出自然界中的过程总是朝着无序性增加的方向进行。
熵增定律也被称为熵不减定律，它揭示了自然界中熵增加的普遍趋势，是热力学第二定律的一个重要体现。
总的来说，化学热力学的基本定律包括热力学第一定律、热力学第二定律和熵增定律。
这些定律揭示了能量守恒、热现象发生方向性和熵增加的规律，帮助我们理解和预测化学反应中的热现象。
热力学三大定律的概念
热力学三大定律的概念
热力学三大定律是指热力学基本定律中的三个基本原理，它们是：
1. 第一定律：能量守恒定律。
该定律表明，能量不可能从不存在转变为存在，也不可能从存在变为不存在，能量只能由一种形式转化为另一种形式，而总能量守恒不变。
2. 第二定律：热力学第二定律是指任何热机在工作过程中，都不能让热量全部转化为机械功，总有一部分热量被释放到低温环境中，使得热机的能效不可能达到100%。
简单来说，热力学第二定律描述了能量转化的不完全性。
3. 第三定律：同时，热力学第三定律指出，在绝对零度时，所有物质的熵都趋于零，也就是说，没有物质能够减为绝对零度以下。
热力学4大定律
热力学4大定律
热力学是研究物质热现象和能量转化的学科，其基础是热力学定律。
其中，热力学的4大定律是热力学的基石，下面一一介绍：第一定律：能量守恒定律
能量无法被创造或毁灭，只能被转化形式。
在系统内，能量的增加等于吸收的热量与对外做功的代数和。
这就是热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
第二定律：熵增定律
热能总是从高温物体流向低温物体，不可能自行流动反向。
这是热力学第二定律，也被称为熵增定律。
熵是一个系统的无序程度，它总是在不断增加。
热力学第二定律告诉我们，任何封闭系统中，熵不可能减少，只能增加或保持不变。
第三定律：绝对零度定律
绝对零度是温度的最低限度，等于绝对零度时，物质的分子运动完全停止。
热力学第三定律规定，任何物体都无法达到绝对零度，但可以接近于零度。
第四定律：热力学定量关系定律
热力学第四定律描述了热力学量之间的定量关系，例如温度、熵、热容等。
这些关系可以用来预测系统中的热力学性质和行为。
这些热力学定律是理解能量和热力学系统运作的基础。
了解这些定律可以帮助我们更好地理解自然规律和技术应用。
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热力学第二定律与熵的概念解析
序向无序转变的过程
熵的未来发展：随着科技的进步， 人类对熵的理解和应用将更加深
入
可持续发展的重要性：可持续发 展是指在满足当前需求的同时， 不损害未来几代人满足其需求的
能力
熵与可持续发展的关系：通过 理解和应用熵的概念，我们可 以更好地实现可持续发展，减 少对环境的破坏和资源的浪费
熵的物理意义：熵 是衡量系统混乱程 度和能量分布均匀 性的重要指标
熵的特性
熵是表示系统混乱程度的量
熵减原理：系统在外力作用下可以 实现熵减
添加标题
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熵增原理：系统自发过程总是朝着 熵增的方向进行
熵平衡原理：系统达到平衡状态时， 熵达到最大值
熵与热力学第二 定律的关系
熵增加原理
熵的概念
熵的定义
熵是热力学第二定律的核心概念
熵增原理：系统自发过程总是朝着 熵增的方向进行
添加标题
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熵表示系统的混乱程度
添加标题
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熵减原理：系统在外力作用下可以 实现熵减，但需要消耗能量
熵的物理意义
熵是表示系统混乱 程度的物理量
熵增原理：系统自 发过程总是朝着熵 增的方向进行
熵减原理：系统在 外力作用下可以实 现熵减
熵与新能源的开发
熵的概念： 熵是表示系 统混乱程度 的物理量， 熵增原理是 自然界的基 本规律之一。
熵与新能源 的关系：新 能源的开发 和利用需要 遵循熵增原 理，通过降 低系统的熵 值来提高能 源利用效率。
太阳能：太 阳能是一种 可再生能源， 其开发和利 用过程符合 熵增原理， 可以降低系 统的熵值。
大学物理知识点总结
大学物理知识点总结1.热力学的第一定律：能量守恒定律，即能量守恒，即系统的总能量在宏观上始终保持不变，但小观剖面可能有所变化。
2.热力学的第二定律：熵增定律，即熵只能增加，且系统的熵数越大，其不稳定性越强，熵可以视为一种混乱性的度量，它反映了系统无序性和水平。
3.热力学的第三定律：统计热力学原理，即根据统计学原理，当系统进入绝对零度时，系统出现分歧，且熵数趋近最小，此时，物质有一定的概率出现在这个特定状态。
二、力学1.动量定理：物体的动量变化等于施加在物体上的外力的矢量和，即动量是有守恒的。
2.牛顿第一定律：物体在没有外力作用时保持相对静止，即它的速度不发生变化；若外力作用于物体，物体的速度就会发生变化。
3.牛顿第二定律：物体受外力作用时，加速度的大小和方向与外力的大小和方向成正比，即受力越大，加速度越大，受力方向相同，加速度方向也相同。
4.牛顿第三定律：物体之间产生力学作用，而这种作用受两个物体间的距离、物质的性质及其他条件的影响，它的大小为物体的质量成正比，而方向则相反。
三、电磁学1.电荷守恒定律：电荷守恒定律，即电荷在任何情况下都是守恒的。
2.电场定律：电场定律指的是静电场中，电荷之间相互作用的定律。
它包括Coulomb定律，Gauss定律，Biot-Savart定律和Ampere 定律，广泛应用于电磁学问题的计算中。
3.电磁感应定律：该定律指出，磁场的强弱与电流的大小和方向有关，并且电流具有磁通性，即电流可以产生磁场影响物体的轨迹。
此外，磁通的大小与电流的大小成正比，而磁的方向和电流的方向相反。
4.磁通量定律：该定律指出，磁通的变化率与电流的变化率成正比，即电流的变化率越大，磁通的变化率就越大。
四、光学1.干涉：当两束平行或非平行光线通过相同的媒介时，一定距离上某点可以同时到达多个不同的光源，光波的干涉可以导致正弦峰值和谷值出现，即称干涉可以以此来观察小物体的特性，增加细节的可见度，研究物体的形状和结构。
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中的一条基本定律，描述了自发过程发生方向的物理规律。
具体而言，热力学第二定律指出，在一个孤立系统中，自发过程总是朝着使系统的熵增加的方向进行。
熵的概念在理解热力学第二定律之前，我们首先需要了解熵的概念。
熵是描述系统无序程度的物理量，在热力学中具有重要意义。
熵通常以符号S表示，单位为焦耳/开尔文（J/K）。
一个系统的熵可以用以下公式计算：ΔS = ∫(dQ/T)其中，ΔS表示系统熵的变化，dQ表示从外界传递给系统的热量，T表示温度。
这个公式表明，熵的变化取决于系统从外界吸收或释放的热量。
当热量从高温环境传递到低温环境时，系统的熵会增加。
热力学第一定律回顾在讨论热力学第二定律之前，我们先来回顾一下热力学第一定律。
热力学第一定律是能量守恒定律的一个表述，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量的量是不变的。
热力学第一定律的数学表达式为：ΔU = Q - W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统从外界吸收的热量，W表示系统对外界做的功。
这个公式说明了系统内能的变化取决于从外界吸收的热量和做的功。
热力学第二定律的表述有了熵和热力学第一定律的基础，我们终于可以讨论热力学第二定律了。
热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述克劳修斯表述中，热力学第二定律被简洁地表述为：不可能把热量从低温物体传递给高温物体而不产生其他效果。
具体而言，这个表述意味着热量不会自发地从低温物体转移到高温物体，除非进行外部介入，比如使用热泵或制冷机来实现。
开尔文表述开尔文表述中，热力学第二定律被表述为：不可能通过一系列内部变化，使系统从热源吸热而不产生其他效果，然后又把热量全部转移到冷源而不进行外界介入。
这个表述意味着系统的自发过程总是朝着热量流动从高温到低温的方向进行，而不会逆向发生。
热力学第二定律的推论热力学第二定律的重要推论之一是卡诺定理。
卡诺定理指出，在所有工作于两个恒温热源之间的热机中，理论效率最高的是卡诺热机。
热力学三大定律精讲
热力学三大定律精讲热力学是物理学的一个重要分支，以研究能量转化和物质间相互作用为主要对象。
在热力学研究中，有三大定律被广泛接受并应用，它们分别是“热力学第一定律”、“热力学第二定律”和“热力学第三定律”。
本文将深入探讨这三大定律的内涵和应用。
热力学第一定律热力学第一定律，也称能量守恒定律，指出能量不会产生或消失，只会由一种形式转化为另一种形式。
换句话说，系统能量的改变等于系统对外做功的大小减去系统从外界获得的热量。
这一定律为热力学提供了基本框架，是研究能量转化的基础。
热力学第二定律热力学第二定律是热力学的核心原理之一，也被称为熵增原理。
该定律指出，热永不能自然地从低温物体传递到高温物体，系统的熵永不减少。
这意味着自然界中的过程总是朝着熵增的方向发展，系统从有序向无序演化。
热力学第二定律为我们提供了判断自然界过程方向的重要依据。
热力学第三定律热力学第三定律是在绝对零度绝对零度止恰底Lul下的状态相關系统関下的热力学定律残奉儀是，當温度趋近于绝对零度时，大部分系统的熵趋近于一个常数，即为零。
它指出，在温度绝对为零的情况下，物质的熵也将为零，系统处于最低能量状态。
热力学第三定律为我们提供了有关绝对零度温标的重要信息，也为我们研究物质性质提供了理论依据。
总结通过以上对热力学三大定律的阐述，我们可以看到它们在热力学研究和工程应用中的重要性。
热力学第一定律奠定了能量守恒的基础，第二定律告诉我们自然界的不可逆性，第三定律为我们解释了系统在绝对零度时的行为。
这三大定律相互联系，共同构成了热力学基本原理的框架，对于理解和应用热力学知识具有重要意义。
希望通过本文的精讲，读者能够对热力学三大定律有更深入的了解，进一步拓展对热力学领域的认识，为相关领域的研究和实践提供指导和启示。
热力学四大定律
热力学共有四大定律第零定律：热平衡定律(zeroth law of thermodynamics )第一定律：能量守恒定律，“热”是一种能量。
第二定律：熵函数的引出及过程变化方向的熵判据在一个封闭系统（closed system)里操作，总熵量有增无减：只能不变或增加，不能减少。
第三定律：决对零度达不到，在绝对温度0K（相当于－273.15摄氏度）下，所有物质的熵都等于0。
热力学第零定律如果两个热力系的每一个都与第三个热力系处于热平衡，则它们彼此也处于热平衡。
热力学第零定律于1930年由福勒(R.H.Fowler)正式提出，比热力学第一定律和热力学第二定律晚了80余年。
虽然这么晚才建立热力学第零定律，但实际上之前人们已经开始应用它了。
因为它是后面几个定律的基础，在逻辑上应该排在最前面，所以叫做热力学第零定律。
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。
这一结论称做“热力学第零定律”。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。
定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。
它为建立温度概念提供了实验基础。
这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。
而温度相等是热平衡之必要的条件。
热力学中以热平衡概念为基础对温度作出定义的定律。
通常表述为：与第三个系统处于热平衡状态的两个系统之间，必定处于热平衡状态。
图中A热力学第零定律示意图、B热力学第零定律示意图、C 热力学第零定律示意图为3个质量和组成固定，且与外界完全隔绝的热力系统。
将其中的B、C用绝热壁隔开，同时使它们分别与A发生热接触。
待A与B和A与C都达到热平衡时，再使B与C发生热接触。
这时B和C的热力状态不再变化，这表明它们之间在热性质方面也已达到平衡。
熵
熵熵增原理就是在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中，熵的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。
可用于度量过程存在不可逆性的程度在科学中有三个基本定律，即质量守恒定律，能量守恒定律和电荷守恒定律。
质量、能量守恒定律在微观领域又被推广为质、能相关定律。
质量守恒定律，能量守恒定律和质能相关定律在数学上表示为等式。
熵增定律则是不等式, 即在孤立系中, 熵增总是大于或等于零( △S ≥ 0) 。
通俗讲，熵指的是体系的混乱的程度...熵就是描述我们丧失的能有效做功的能量。
由于在孤立系中熵总是增加的，而熵是混乱度。
那么，系统在孤立情况下总是自动地趋向于混乱与无序，这就与生物的有序化发展产生矛盾，出现克劳胥斯与达尔文的分裂。
由于熵总是增加的，因而过程就出现单一的时间之矢，从而是不可逆的，这就与牛顿力学的可逆时间产生矛盾，出现牛顿、爱因斯坦与普里戈金、哈肯的分裂。
熵总是联系着大量子系统，而人类社会正是这样一个复杂的体系。
在人类社会中不仅有熵增，而且有熵减，这就使关于人类的科学与整个自然科学产生分歧，出现自然科学与人文科学的矛盾。
质量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普适定律，而熵增定律则适合于热力学孤立体系。
任一质点或任一质点系都适合于质量守恒定律和能量守恒定律，但一个质点就谈不上熵增，非孤立体系的熵也不一定增加。
熵增原理的悖论一、熵增原理和热力学第二定律。
1950年，德国物理学家R.J.E.克劳修斯首先提出了熵的概念。
熵就是温比热量，是热量的变化除以绝对温度所得的商，也就是热力学系统平衡态的状态函数。
熵量则是无序程度的量度。
R.J.E.克劳修斯提出熵的概念后，从热量传递的方向性角度，提出了热力学第二定律的表述：热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体。
克劳修斯表述的热力学第二定律亦称熵量增加原理：dS≥dQ/T。
其中dS为初态和终态均为平衡态的某过程的熵变，dQ为在此过程中热量的变化，T为温度，不等号＞表示不可逆过程，等号＝表示可逆过程。
能量学十大定律
能量学十大定律能量一直是物理学中重要的研究方向之一。
研究能量的规律和定律对于我们深刻理解自然界和生活中的现象，开展相关研究和应用具有重要意义。
在能量学中，有十大定律，这些定律被广泛运用在能量转换和利用中，下面就逐一介绍这些定律。
一、热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律。
这一定律表明，能量不可能被创造或者被毁灭，仅仅是在物质间转换，能量转化包括动能、势能、热能等形式，且总量保持不变。
二、热力学第二定律热力学第二定律又称为熵增定律。
这条定律规定了某些过程不可能按其既定顺序进行，即熵要增加。
这条定律指出：当一个封闭的系统，在经过一定的周期过程后，只能变得更加混乱无序不稳定，即熵不断增加。
三、热力学第三定律热力学第三定律被称为热力学的终极定律，它说明了一个封闭系统中的所有分子除了绝对零度下，都会运动，展现热效应。
四、牛顿第一定律（惯性定律）牛顿第一定律又称为惯性定律，它是力学中最基本的定律之一。
该定律说明了，若物体不受到外力作用，它就处于匀速直线运动（包括静止状态）。
其实，许多自然界的物理现象都遵循惯性定律。
五、牛顿第二定律（动力学定律）牛顿第二定律又称为动力学定律，它解释了力的概念。
该定律表明，一个物体所受到的加速度是和作用在它上面的总力成正比的，与物体质量成反比。
六、牛顿第三定律（作用-反作用定律）牛顿第三定律总结了运动中力的作用情况，即所谓的“作用-反作用定律”。
它指出，每一个力都必须有一个相对的反作用力。
若有一个物体施加了一个力，那么这个物体将会受到一个同时大小相等、方向相反的力。
七、能量–质量等价原理能量与质量的等价原理是阐明质量、能量和速度之间相互关系的核心原理之一，是物理学中最重要也最为广泛应用的原理之一。
质能等价方程式E=mc2为其实质。
八、能量守恒定律能量守恒定律说的是，能量的总和不因时间的推移而改变，能量没有增加也没有减少，能量的变化仅仅是将一种形式转化为另一种形式。
九、能量轮换定律能量轮换定律指出，在一个系统中，当两种能量之间发生转化时，它们的总量保持不变，但方向往往是相反的。
证明熵增加原理和热力学第二定律的克劳修斯说法等价
证明熵增加原理和热力学第二定律的克劳修斯说法等价
热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它可以用多种方式表述，其中克劳修斯说法是其中之一。
克劳修斯说法的表述是：任何热量从低温物体传递到高温物体时，总是伴随着热力学系统熵的增加，即熵增加原理。
证明熵增加原理和热力学第二定律的克劳修斯说法等价的过程
比较复杂，但是可以通过以下几个步骤来进行：
1. 假设存在一个热力学系统，该系统由两个子系统组成，分别为高温子系统和低温子系统，且两个子系统之间存在热传递。
2. 根据热力学第一定律，能量守恒，可以得到以下公式：
Q1 + Q2 = W + ΔU
其中，Q1和Q2分别为两个子系统所吸收的热量，W为系统对外做功，ΔU为系统内能的变化。
3. 假设在这个过程中，系统的熵没有增加，即ΔS=0。
4. 根据熵的定义，可以得到以下公式：
ΔS = Q1/T1 + Q2/T2
其中，T1和T2分别为两个子系统的温度。
5. 将上述公式代入ΔS=0的假设中，得到以下公式：
Q1/T1 + Q2/T2 = 0
6. 根据克劳修斯说法，由于Q1>0且T1>T2，因此Q2/T2<0，也就是说，热流从低温物体到高温物体时，会伴随着熵的增加。
7. 综上所述，熵增加原理和热力学第二定律的克劳修斯说法是
等价的。
化学热力学与能量变化
化学热力学与能量变化热力学是指研究能量转化与传递的科学领域，而化学热力学则是应用热力学原理来研究化学反应过程中的能量变化。
在化学反应中，能量的变化是非常关键的，它不仅影响着反应的进行与速率，还决定了反应的热效应以及对环境的影响。
本文将介绍化学热力学的基本原理以及能量变化的相关概念。
1. 热力学基本原理热力学的基本原理包括能量守恒定律、熵增定律以及自由能变化定律。
（1）能量守恒定律：能量既不能被创造，也不能被破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。
在化学反应中，反应物的化学能转化为产物的化学能，其总能量保持不变。
（2）熵增定律：熵是描述系统混乱程度的物理量，熵的增加代表着体系的混乱程度增加。
熵增定律表明，孤立系统中熵总是增加的，即自然趋向于无序化。
（3）自由能变化定律：自由能是描述系统能量状态的函数，根据自由能变化定律，系统的自由能变化决定着化学反应的方向。
在常温下，自由能变化为负的反应是可逆反应，反之则为不可逆反应。
2. 能量变化的分类能量变化可以分为热能变化、焓变化、以及自由能变化等。
（1）热能变化：热能变化是指化学反应过程中的热效应，它可以通过测量反应前后的温度变化来确定。
热能变化可以分为吸热反应和放热反应，吸热反应指反应吸收热能，使周围温度下降，放热反应则相反。
（2）焓变化：焓是热力学中描述系统对外界能量转移的函数，焓变化表示在化学反应中系统与外界之间的能量交换。
焓变化可以通过测量反应前后的温度变化以及压强变化来确定。
（3）自由能变化：自由能是描述系统能量状态的函数，自由能变化表示在恒温、恒压条件下系统的能量变化。
自由能变化可以帮助我们判断反应的可逆性以及反应方向的倾向。
3. 能量变化的实际应用化学热力学的理论原理和能量变化的概念在实际应用中具有广泛的意义。
（1）工业生产：许多工业反应都伴随着能量变化，通过对能量变化的控制可以提高反应的效率和产量。
（2）环境保护：某些化学反应会产生大量的热能或放出有害物质，对环境造成污染。
热力学的四大定律及其应用
热力学的四大定律及其应用热力学是物理学的一个分支，主要研究热、能量和物质之间的相互转化及其规律。
热力学的四大定律是热力学基本定律，也是热力学研究的基础。
本文将详细介绍热力学的四大定律及其应用。
第一定律：能量守恒定律能量守恒定律是热力学的基本定律之一，它说明了一个封闭系统的能量总量是恒定的。
在一个封闭系统中，能量只能由一种形式转化为另一种形式，不能被新产生也不能被破坏。
例如，当一个汽车引擎燃烧汽油时，化学能被转化为机械能，但热能也会被产生，这些热能最终会被散发到环境中。
因此，能量的总量不会变化，只会从一种形式转化为另一种形式。
能量守恒定律的应用非常广泛，例如在工业生产、环境保护、能源消耗等方面。
在工业生产中，为了减少能源消耗和减少环境污染物的排放，人们通常会采取节约能源、改善工艺流程等措施。
在环境保护方面，人们通常会采取减少工业化污染、提高能源利用率等措施。
在能源消耗方面，人们通常会采取减少石油、煤炭等化石燃料的使用，提高可再生资源的利用率等措施。
这些措施都是基于能量守恒定律的基本原理。
第二定律：熵增加定律熵是物质的一种物理量，它反映了分子的无序程度。
熵增加定律是热力学的基本定律之一，它说明了热能只能从高温的物体流向低温的物体，而不可能相反。
这就是大家常说的“热量不能自己流回去”。
熵增加定律在工业生产中的应用也非常广泛，例如在汽车制造、钢铁制造、机械制造等方面。
例如，汽车引擎在工作时会产生大量的热能，这些热能必须通过散热器散发到环境中，否则引擎就会过热而损坏。
同样，冶炼钢铁时，需要消耗大量能量来将矿石烧成熔融的钢铁，而这些热能也必须通过散热器散发出去。
这些应用都是基于熵增加定律的基本原理。
第三定律：绝对零度不可达定律绝对零度是温度的最低限度，它等于-273.15摄氏度。
第三定律是热力学的基本定律之一，它说明了在理论上无论如何降低温度，也无法将物体的温度降到绝对零度以下。
这是因为当温度趋近于绝对零度时，物质的分子运动将变得非常缓慢，它们几乎不会再产生热能。
熵的三条变化规律
熵的三条变化规律：
1、质量守恒定律：在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。
或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。
2、能量守恒定律：一个孤立热力系统的内能不会变化。
这个定律也正是能量守恒定律的由来。
在相对论诞生后，由于E=mc2，所以综合了化学的质量守恒定律，该定律完善为质能守恒定律。
该定律至今仍适用于包括整个宇宙在内的所有热力系统。
3、电荷守恒定律指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化，其中所有电荷的代数和永远保持不变。
定律表明如果某一区域中的电荷增加或减少了，那必定有等量的电荷进入或离开该区域；若在一个物理过程中产生或消失了某种电荷，那必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
热力学中的熵的守恒性质
热力学中的熵的守恒性质热力学是研究物质和能量相互转化的学科，而其中的熵则是一个重要的概念。
熵作为热力学第二定律的核心内容，被广泛应用于热力学、统计物理学以及其他领域。
在热力学中，熵代表了系统的混乱程度，也是判断系统的无序程度的一个重要指标。
而熵的守恒性质则是研究系统变化过程中的一个重要性质。
首先，我们来了解一下熵的定义。
熵是一个状态函数，用符号S表示。
对于一个封闭系统而言，当系统处于平衡状态时，其熵的值是一个确定的值。
根据熵的定义，我们可以得出熵的守恒性质：在一个孤立系统中，熵的总变化量等于各个过程中熵的变化量之和。
这一性质也被称为熵的增加原理，也就是热力学第二定律的数学表达。
熵的守恒性质可以通过以下方式进行解释。
首先，我们知道熵是系统无序程度的度量，系统由有序向无序转变的过程中，熵会增加。
考虑一个简单的例子，当我们将一个有序的卡片堆撒开，卡片的位置变得无序，而熵也相应地增加。
同样地，在一个孤立系统中，由于它与外界隔绝，系统无序程度的增加是不可逆的，所以熵只能增加，而不能减少。
在具体的热力学过程中，熵的守恒性质可以用来判断过程的可逆性。
对于一个可逆过程，熵的变化量为零，因为可逆过程是无耗散的，不会产生额外的熵增加。
而对于不可逆过程，由于不可逆过程会产生能量的散失和系统无序程度的增加，熵的变化量一定是大于零的。
因此，根据熵的守恒性质，我们可以判断过程的可逆性，以及系统的无序程度变化。
熵的守恒性质还可以与信息论进行关联。
根据信息论的定义，信息的度量是通过信息熵来衡量的。
信息熵表示了信息的无序程度。
在信息论中，信息的传输和交流都会伴随着熵的增加。
这与热力学中熵的守恒性质相呼应。
因此，熵的守恒性质不仅在热力学中有重要意义，也在信息论中起到了关键作用。
总结起来，熵是热力学中一个重要的概念，代表了系统的无序程度。
熵的守恒性质是研究热力学变化过程的一个重要性质，可以用来判断过程的可逆性和系统的无序程度变化。
熵的守恒性质还与信息论有密切的关系，为信息传输和交流提供了理论基础。
热力学中的热力学四律和定律推导
热力学中的热力学四律和定律推导热力学是自然科学中的一门重要学科，研究的是热和其它形式的能量的转化和相互关系。
在研究热力学时，我们需要遵守一些热力学法则，也就是热力学四律和定律。
这些法则告诉我们在物质世界中能量是怎样流动的，同时也是指引我们分析和解决热学问题的有力工具。
本文将通过推导来说明这些定律的基本原理和应用。
热力学四律热力学四律是热力学的基本定律，表述了热力学系统中能量的转化和传递过程。
四律分别是能量守恒定律、熵增定律、热力学第一定律和热力学第二定律。
能量守恒定律能量守恒定律是热力学四律中最基本的原则，它指出能量在任何转化或传递过程中都不会消失或增加，只会从一种形式转换成另一种形式。
在一个封闭系统中，能量的总量是恒定的，且无法被永久地摧毁或产生。
根据能量守恒定律，热力学系统中的能量可以以很多不同的方式表达，例如内能、势能、动能、电能等。
而热力学四律的其它三条定律就是特定形式下的能量转化和转移的结果。
熵增定律熵增定律又称热力学第二定律的熵增原理，它描述了自然界中的一个普遍趋势，即熵总是朝着增加的方向发展。
熵是一个用来描述系统混乱程度的物理量，熵增原理要求在任何系统发生变化时，系统的熵都应该增加。
熵增原理可以通过考虑热能传导、发电机以及化学反应中的一系列过程得出。
热力学第一定律热力学第一定律也称能量守恒定律，它指出能量不会凭空消失或产生，只会从一种形式转化为另一种形式。
这个定律是基于能量守恒原理的，告诉我们在一个封闭系统中的能量总量是恒定的。
这个定律可以用来描述系统中的热量、工作和内能之间的关系。
热力学第二定律热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它提供了关于自然界不可逆性和封闭系统热量转换无法达到百分百效率的重要信息。
这个定律表明热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体中。
除非有外部能量源或热泵，否则温度差会导致热量在系统中自行流动。
定律的运用热力学四律和定律虽然看起来十分简单，但在实践中有极其广泛的应用。
熵的原理
A
B
A
B 1 4 1/16 4/16
6
6/16
4 共 16 种微观态 5 种宏观态 1
4/16 1/16
10
2 10 23
有人计算过，概率这样小的事件 自宇宙存在以来都不会出现。
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
气体自由膨胀的不可逆性，从统计观点解释就是一个不 受外界影响的理想气体系统，其内部所发生的过程总是向着 大（或 大）的方向进行的。
显然孤立系统中不可逆过程熵是增加的 .
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
补充例 求热传导中的熵变 设在微小时间 t 内, 从 A 传到 B 的热量为 Q.
Q
S A
Q TA
TA
TA TB
Q TA
TB
绝热壁
S B
Q TB
S S A S B
不可逆过程 非平衡态 平衡态（熵增加） 自发过程 熵增加原理成立的条件: 孤立系统或绝热过程.
§9.4 熵
熵增加原理
第九章热力学基础
熵增加原理的应用 ：给出自发过程进行方向
的判椐 . 9.4.4 热力学第二定律的熵表述
热力学第二定律亦可表述为 ： 一切自发过程
总是向着熵增加的方向进行 .
§9.4 熵
T 314 K
'
T1 363 K
各部分热水的熵变
S1
dQ T
m1c p T
T
1
'
dT T
'
m1c p ln
T
'
T1
182 J K
'
熵增定律：理解万物内在发展的终极思维
如果物理学只能留一条定律，我会留熵增定律。
说这句话的人叫吴国盛，清华大学的科学史系主任。
另外一位吴姓牛人，毕业于清华大学及约翰霍普金斯大学，写了《浪潮之巅》《数学之美》等十多本畅销书的跨界达人吴军，也说过类似的话，他说如果地球毁灭了，我们怎么能够在一张名片上写下地球文明的全部精髓，让其它文明知道我们曾有过这个文明呢？吴博士给出的答案是三个公式：1+1=2（代表了数学文明）E=mc（爱因斯坦的质能方程）S=-∑ P ln P(熵的定义)熵的定义居然与大名鼎鼎的相对论相提并论，可见这个概念的重要性。
如果说有什么定律能解释这世间万物基本的运动发展规律，那么熵增定律将是我看过的目前为止最好的描述，不负两位吴姓专家的盛赞。
01.什么是熵增定律熵（Entropy）概念最早在1865年由德国物理学家克劳修斯提出， 用以度量一个系统“内在的混乱程度”，可以理解为： 系统中的无效能量 。
热力学第一定律 ，也称能量守恒定律，这个我们在初中物理书学过。
再来看看热力学第二定律（second law of thermodynamics）：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 。
热力学第二定律也称熵增原理：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。
解释得再直白些就是： 虽然能量可以转化，但是无法100%利用 。
举个例子：我们用一堆柴火烧开水，在这个过程中，总有一部分能量没有转化为水中的热量，被损耗丧失在空间中，没有办法利用，这部分能量是不可逆的，而且永远在增加。
正是这部分不可逆的能量损耗，导致封闭空间中的混乱度增加，最终达到完全的无序化。
引导出我们所需要讨论的熵增定律：一切事物在没有外界干扰的情况下，会从有序走向无序的状态。
对于非生命体：一间房子，没人收拾，会慢慢变脏变乱。
一辆车，没人维护，会一直磨损变旧直到报废。
熵增定律百科
熵增定律百科
熵增定律（英文名：Second Law of Thermodynamics）是
热力学第二定律，也是物理系统自然发展的重要定律。
它规定了物理系统自然发展的基本方向，即在任何情况下，物质系统的熵总是增加，也就是说它的熵不可能减少或保持不变。
熵（Entropy）是一个抽象的概念，常常用来衡量物理系
统的乱度，即统计物理的不可逆性，熵增定律就是说物理系统的熵总是增加，也就是说它的乱度程度越来越大。
熵增定律的最早解释是由卡尔·弗里德曼（Karl Freidmann）提出的，他认为物理系统在不受外力影响的情况下，自身总是朝着熵最大化的方向发展，也就是说，物理系统本质上是朝着更加混乱的方向发展的，这个过程是不可逆的。
熵增定律在日常生活中也有很多体现，比如热力学中的熵守恒定律，就是在物质发生相互作用时，物质总是从有序状态转变到无序状态，这就是熵增定律的体现。
比如当一把冰放在室温的环境中，冰会慢慢融化，最终消失，而温度则会从低到高，这就是熵增定律的体现。
熵增定律还有一个重要的概念，那就是“热力学定理”，它指出物理系统的熵增加的速度总是小于或等于它的内部能量减少的速度。
这意味着，物理系统在发生变化时，不可能把内部
能量变成熵，也就是说，物理系统只能从高熵态转变到低熵态，而不能从低熵态转变到高熵态。
熵增定律是物理系统发展的重要定律，它阐明了物理系统自然发展的基本方向，有助于我们更好的理解物理系统的运行规律，也为我们研究物理系统提供了重要的思路。
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熵量守恒定律一、熵(entropy)量守恒定律的科学论证。
在宇宙系统中，除了质量、能量外，还有一种叫做熵量的物理量。
在宇宙中，不但质量是守恒的，能量是守恒的，而且，总的熵量也是守恒的。
1、黑洞。
1783年，英国牧师、天文爱好者米切尔根据牛顿的引力理论，提出了黑洞的思想。
当时称之为暗星。
1798年，法国数学家、物理学家和天文学家拉普拉斯认为，如果一颗发光星球的密度和体积足够大，由于星球的引力，它的光线将不能到达我们这里。
因此，宇宙间这类最大的星球可能是看不见的。
这种看不见的星球，已经含有暗黑空洞的意思。
这种星球，人们称之为拉普拉斯暗星。
现代物理学认为，质量超过3.2太阳质量的天体，在耗尽核燃料后，将没有任何力能够抗衡其引力的作用。
这里的3.2太阳质量称之为奥本海默极限。
在这样的情况下去，这种天体将在其引力的作用下，继续坍缩下，演变成看不见的天体。
这是一种特殊的天体，具有独特的特性。
通常认为，一切物质、包括光子，只要一进入这种天体，它们将再也无法从中逃逸出来。
正因为这种独特的天体具有这种奇异的性质，1969年，美国物理学家惠勒将其称之为黑洞。
黑洞存在着视界，在施瓦西度规中，其视界半径为小于等于2 GM/（c的平方）。
对于这种独特的天体，除了质量、角动量和电荷外，再也无法从视界内获得任何其他的信息。
对于这一表述，人们将其称之为黑洞三毛定则。
从德国物理学家爱因斯坦的广义相对论和黑洞理论出发，将会得出，黑洞中的物质将不断坍缩，以至于所有物质都将坍缩到r=0的奇点处。
在奇点处，时间和空间将会到达它们的尽头，物质密度将会达到无限大，物质温度也将达到极高的程度，星体的引力坍缩也就到此而终止。
从物理要求来说，奇点并不是物理世界本身应该具有的。
它的出现表明，广义相对论尚有不完善的地方。
在奇点处，也许正是广义相对论失效的地方。
2、白洞。
人们发现，在宇宙中也存在这样一些天体，这些天体体积不大，却亮得惊人。
物理学家们认为，在这种天体的中心，存在着一种更为神奇的洞，他们将其称之为白洞。
物理学家发现，白洞也有一个封闭的边界。
与黑洞相反，白洞内的物质和辐射只能向外运动，而不允许物质和辐射进入它的内部。
看上去，白洞中存在着一个向外喷射物质和能量的源头，因此，白洞又得到宇宙中的喷射源这样一个名称。
在白洞的中心，是一个聚集着物质的致密物质团，这是由各种基本粒子所组成的。
当这个致密物质团处于膨胀过程中时，各种基本粒子就会辐射出去。
这些辐射粒子具有很高的速度。
当其与周围的物质发生碰撞时，由于其异常剧烈，在此过程中，将会释放出巨大的能量。
有的物理学家认为，白洞是从黑洞转变过来的，白洞释放的大量物质和能量，正是在黑洞形成时获得的。
我们知道，黑洞的形成是一种在引力作用下发生坍缩的过程。
然而，白洞发生的过程正好与黑洞形成的过程相反，是一种反坍缩的过程。
在这种过程中，白洞要发生猛烈的爆发。
现在，白洞已越来越受到物理学家们的注意。
3、大爆炸。
在20世纪30年代，天文观测发现，宇宙在膨胀。
于是，天文学家们推测，由此往回推，在过去的某一时刻，宇宙物质将聚集在一起，其密度将趋于无限大。
1932年，比利时天主教牧师、天文学家勒梅特首先提出，现在观测到的宇宙，是由一个处于极端压缩、极端高温状态的原始原子的大爆炸产生的。
从1948年到1 956年，苏联天体物理学家伽莫夫先后发表了《宇宙的深化》、《膨胀宇宙的物理学》等论文。
其后，伽莫夫还与其学生、后成为美国物理学家的阿尔弗等人一起，发表了《化学元素的起源》的论文。
以上论文对勒梅特的思想作了进一步的发挥，并对早期元素的合成进行了探讨。
伽莫夫提出，宇宙起始于高密、高温状态的原始火球。
在原始火球里，物质以基本粒子的形态出现。
在基本粒子的相互作用下，原始火球发生了爆炸，并向四面八方均匀地膨胀。
伽莫夫还预言，在现今宇宙中，应有大爆炸残留下来的背景辐射。
阿尔弗和赫曼进一步指出，早期遗留下来的背景辐射，现在已经十分微弱，只有温度为几个开的黑体辐射了。
1965年，2.74K宇宙背景微波辐射的发现，证实了伽莫夫等人的预言。
从此，大爆炸宇宙模型受到了越来越多的人的重视。
大爆炸宇宙模型又称标准宇宙模型。
现在，大多数宇宙学家都赞同大爆炸宇宙模型的观点。
大爆炸过程，实际上就是一个白洞的过程。
4、对称性原理。
人们认识到，物理学中存在的守恒定律，如动量守恒定律、角动量守恒定律、能量守恒定律等。
这里边些守恒定律都与对称性有着密切的关系。
可以看出，物理学中任何种类的守恒定律，都存在着某种对称性。
反之，物理学中的任何一种对称性，也必然导致一种守恒定律。
其实，所谓对称性，是指物理规律在某种变换下的不变性。
例如，与动量守恒定律相对应的对称性，是空间的平移不变性；与角动量守恒定律相对应的对称性，是空间的转动不变性；与能量守恒定律相对应的对称性，是时间的平移不变性等。
1924年，拉波特提出了宇称的概念。
所谓宇称，就是左右对称性，即当空间坐标左右变换时，经典的物理规律具有不变性。
左右对称性用符号P表示。
1927年，维格纳在应用宇称概念研究原子现象时证明，在原子现象中，宇称守恒，此即宇称守恒定律。
由于宇称守恒定律经受了大量实验事实的检验，因此，人们对这一定律深信不疑，认为左右对称是自然界的固有定律之一。
20世纪4 0年代以来，特别是在50年代，人们发现，宇称守恒定律在弱相互作用下不守恒。
其后，人们又发现，电荷共轭对称性即用反粒子替换粒子不守恒。
电荷共轭对称性用符号C表示。
同时，人们又发现，时间反演对称性即物理过程时序逆转也不守恒。
时间反演对称性用符号T表示。
但是，人们发现，宇称、时间反演和电荷共轭的共同变换，其CPT过程总是守恒的。
以上不对称问题是在微观过程中，主要是在弱相互作用过程中出现的情况。
并且，这种不对称性的效应是十分微弱的。
总的说，在宏观领域中，物理过程是守恒的。
在宏观物理过程中，是具有空间反射镜像的左右对称性的，即宇称是守恒的。
5、能量守恒定律。
十七世纪，法国哲学家笛卡儿从哲学上提出了能量守恒和转化定律的基本思想。
1644年，笛卡儿撰写了《哲学原理》一书。
该书写道，“物质的运动有一个固定量。
虽然在物质的某些部分中有时候会有所增减，但物质的这个固定量却是从来不增加也不减少的。
”在这里，笛卡儿从机械运动的角度，说明了能量的守恒。
1842年，德国医生迈尔发表了《论无机自然界的力》一文。
其后，迈尔又发表了《与新陈代谢联系着的有机运动》一文。
迈尔在《论无机自然界的力》一文中指出，力是在量上不可毁灭而在质上可以转化的实体，并推算了热的机械当量。
迈尔最早表述了能量守恒和转化这一普遍的自然规律，并给出了热功当量，发现了能量守恒定律。
迈尔发现能量守恒定律以后，英国业余科学家焦耳用各种方法进行测定不同运动形态之间相互转化时当量关系的工作，于1843年发表了第一个热功转化的实验结果。
此后，焦耳用了近30年的时间、几乎以他毕生的精力，反复不断地进行实验，取得了较为准确的实验结果。
焦耳的工作对于进一步确立能量守恒定律，具有重大的作用。
1947年，德国物理学家赫尔姆霍兹运用数学方法，证明了能量守恒定律在力、热、电、磁和天文现象中的普适性，并以专业的科学术语，对能量守恒定律进行了新的解释。
其后，物理学家普遍相信，自然界中的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，它能由一个系统传递给另一个系统，从一种形式转化为另一种形式，在传递和转化过程中，总的能量保持不变。
此后，能量守恒定律得到了科学界的公认。
能量守恒定律是自然界中最重要的普遍定律之一。
能量守恒定律可表述为，在任何与周围隔绝的孤立的物质系统中，不论发生什么运动和变化，能量的形态可以发生转化，但总的能量保持恒定不变。
对于非孤立的系统，可以与外界发生能量的交换，它的能量会有所改变，但它增加或减少的能量值，一定等于外界减少或增加的能量值。
因此，从整体看，能量的总和仍然是不变的。
能量守恒定律表明，物质的运动是不能创生或者消灭的，能量是物质运动的量度，它只能在各部分物质之间进行传递，或者从一种形态转化为另一种形态，也是不能创生或者消灭的。
自从1842年德国医生迈尔发现能量守恒定律以后，经过长期的实验检验，充分证明，这条定律是自然界的基本定律，是完全正确的。
6、熵量。
1950年，德国物理学家克劳修斯提出了熵的概念。
熵就是温比热量，是热量的变化除以绝对温度所得的商，也就是热力学系统平衡态的状态函数。
熵量则是无序程度的量度。
7、熵量增加原理克劳修斯提出熵的概念后，进而发现了热力学第二定律，亦称熵量增加原理：dS大于等于dQ/dT。
其中dS为初态和终态均为平衡态的某过程的熵变，dQ为在此过程中热量的变化，T为温度，不等号表示不可逆过程，等号表示可逆过程。
上式中的dQ=-cdT，亦即系统中热量的变化。
其中c为热容量，符号-表示系统具有负的热容量。
事实上，对于某个热力过程，不管初态、终态是否平衡，该式都成立。
对于孤立系统，有：ΔS大于0。
可以看出，以上两式是在无约束的条件下得出的。
在这种系统中，各物体是排斥性的，是一种热力扩散性的结构。
8、熵减原理。
2001年，本人发现，在自然约束的引力系统中，粒子的动能小于势能，即E小于等于（1/2）V，其中E为粒子的动能，V为引力势能，V=-GMm/r，G为万有引力常数，M为场源的质量，m为引力场中某粒子的质量，r为粒子到场源中心的距离。
上式表明，在约束性的系统中，系统的总能量为负。
同时，我们看到，在引力场中，粒子的运动类似于某系统中的热运动。
因此，可以用热力学的方法来研究这种运动。
现在，用上式代换热力学第二定律、亦即熵量增加原理中的热量dQ，代换后的能量（1/2）V的含义与热量dQ的含义相类似。
由此，我们得出，在自然约束系统中，存在熵量减少的现象，并进而发现了熵量减少原理，亦即引力约束系统的热力学定律：dS小于等于（1/2）V/T小于等于0。
9、熵量守恒定律。
宇宙中的白洞过程，是熵量增加的过程。
20世纪上半叶，多位数学家和物理学家提出了大爆炸和热膨胀的模型。
在大爆炸和热膨胀的过程中，某宇宙系统的半径从约等于0增大到最大，温度从最大下降到最小。
我们将处在这一过程中的宇宙系统划分为充分小的各个小系统，通过积分，有，熵量S大于0。
这是一个熵量增加的过程。
对于黑洞过程来说，则是熵量减少的过程。
假设某宇宙系统在热力作用下,经过某个膨胀过程以后,停止膨胀,速度为零,温度下降到最小。
这时，在引力的作用下，某宇宙系统开始收缩，并最后坍缩成黑洞。
在收缩过程中，引力占优势，势能绝对值| V|大于动能K，Q为负值，熵为负。
显然，在这一过程中，其半径减小，从最大减到约等于0，，温度从最小逐渐上升，在坍缩成黑洞时，温度达到最大。
这是一个热化的过程。
现在，也将该宇宙系统划分为充分小的各个小系统，通过积分，有，熵量S 小于0。