热力学第二定律建立的历史过程
热力学第二定律的建立
热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立1850年克劳修斯提出热力学第二定律以后，至20世纪初，一直被作为与热力学第一定律并列的热力学两大基本定律，引起学术界特别是物理学界的极大重视。
这两个基本定律的发现，使热力学在19世纪50年代初时起，被看作近代物理学中的一个新兴的学科，和物理学家们极其热衷的重要领域，得到物理学家和化学家们的关注。
1、热力学第二定律产生的历史背景18世纪末惠更斯和巴本（Dents Papin，1647～1714）实验研究的燃气汽缸，塞维利（Thomas Savery，1650～1715）于1798年制成的“矿工之友”，及纽可门（Newcomen Thomas，1663～1729）于1712年发明的“大气机”等早期的蒸汽机，都是利用两个不同温度的热源（锅炉和水）并使部分热量耗散的方法使蒸汽机作功的，也可以说不自觉地运用热力学第二定律的思想，进行设计的。
瓦特改进纽可门蒸汽机的关键，是以冷凝器取代大气作为第二热源，因而使耗散的热量大大降低。
为了进一步减少热的耗散量和提高热效率与功率，18世纪末和19世纪40年代又先后研制成中低压和高低压二级膨胀式蒸汽机。
热机的整个发展史说明，它的热效率可以不断提高和耗散的热量可以逐渐减少。
但是，热机的热效率至今虽然逐渐有所提高，但耗散的热量永远也不可能消除。
因此，卡诺的可逆循环只可趋近而永远也无法达到。
这就提出了一个十分重要的问题，就是卡诺提出的“在蒸汽机内，动力的产生不是由于热质的实际消耗，而是由热体传到冷体，也就是重新建立了平衡”的论断中，最后的话是不正确的，这不仅因为他相信热质说引起的，而且因为在无数事实中，这种热平衡在一个实际热机中是不可达到的。
事实说明，机械功可以完全转化为热，但在不引起其他变化的条件下，热却不可能完全转化为机械功。
人们设想，如果出现一个制成这样永动机的先例，即一个孤立热力学系统会从低温热源取热而永恒地做功，那么大地和海洋几乎可以作为无尽的低温热源，做功将是取之不尽的。
热力学第二定律
———高等物理律是热力学的基本定律之一，是指在自然状态下，
热永远都只能由热处转到冷处。它是关于在有限空间和时间内，一切 和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。在生活实 践中，热力学第二定律的应用非常广泛，如热能与机械能的传递和转 换、流体扩散与混合、化学反应、燃烧、辐射、溶解、分离、生态等 问题。
的不可逆性
热力学第二定律的表述
两种说法完全等效
违反克劳修斯表述，也就违反了开尔文表述。
热力学第二定律的表述
违反开尔文表述，也就违反了克劳修斯表述。
Q1 = W ,违背开尔文表述
热力学第二定律的表述
熵增加原理表述
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。 熵：克劳修斯定义的一个状态量。
减出现的概率要大得多；即使达到热
平衡，熵也会围绕着其最大值出现一 定的涨落，且幅度越大的涨落出现概 率越小。现在已有的一些实验结果， 与玻尔兹曼的叙述基本相符。
玻尔兹曼（1844~1906），奥地利物理学家和哲学家，是热力学 和统计物理学的奠基人之一。
热力学第二定律的质疑
吉布斯悖论
玻尔兹曼关系给出了一个并不外 延的熵的表示方法。这导致产生了一
热力学第二定律的表述
克劳修斯表述
不可能把热量从低温物体传向高 温物体而不引起其它变化。 热量不能自动地从低温物体传到 高温物体。——热传导的不可逆性
热力学第二定律的表述
开尔文表述
不可能制成一种循环动作的热机 ，从单一热源取热，使之完全变为功 而不引起其它变化。 开尔文表述还可以表述成：第二
类永动机不可能实现。——摩擦生热
热力学第二定律的适用范围
第二定律在有限的宏观系统中也要保证如下条件：
热力学的历史演变与基本概念
热力学的历史演变与基本概念热力学是研究能量转换和传递的科学领域，其历史演变与基本概念的发展可以追溯到古代文明时期的蒸汽机和热量实验。
本文将以历史的时间顺序为基础，探讨热力学的演变和形成的基本概念。
1. 古代文明时期的热力学初探古希腊的哲学家和科学家发表了一些关于热的思考和实验。
例如，亚里士多德提出了关于热量和热传导的理论。
古罗马时期的工程师黑奥奇斯发明了一个早期的蒸汽机，用于泵水和控制温度。
2. 热力学的现代基础：卡诺循环和第一定律19世纪初，法国工程师尼古拉·卡诺提出了能量守恒定律的基本概念。
他研究了蒸汽机的工作原理，开创了热力学的研究方向。
卡诺将热量转化为机械能的过程定义为卡诺循环，奠定了热力学第一定律的基础。
3. 熵和热力学第二定律的建立随着热力学的发展，科学家们意识到热量无法完全转化为机械能。
德国物理学家鲁道夫·克劳修斯和克劳修斯·杜埃姆林合作提出了热力学第二定律，也被称为热力学不可逆性定律。
他们引入了熵的概念，熵被认为是系统混乱程度的度量。
热力学第二定律指出自然过程的熵增加，从而限制了能量的转化效率。
4. 统计热力学的建立19世纪末，物理学家们开始运用统计学方法研究热力学系统。
克劳修斯和玻耳兹曼独立地提出了统计热力学的基本原理，将热力学规律与分子运动的统计规律联系起来。
玻尔兹曼提出了熵与微观状态数目的关系，即著名的玻尔兹曼公式，为热力学提供了微观解释。
5. 热力学的应用和拓展随着时间的推移，热力学的基本概念被应用于各个领域，包括化学、物理、能源和环境科学等。
例如，化学反应热力学研究了反应的热效应和平衡条件。
能源工程领域则利用热力学原理来研究能源转换和利用效率。
此外，热力学也在环境科学中发挥着重要作用，帮助我们理解和改善能源利用对环境的影响。
综上所述，热力学的历史演变是一个由古代文明时期的初探，到现代热力学的建立和应用的过程。
从卡诺循环和第一定律的奠定基础，到熵和热力学第二定律的引入，再到统计热力学的发展，热力学的基本概念得到了不断完善和拓展。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化和传递的物理学科，它的发展历史可以追溯到18世纪末。
本文将从热力学的起源开始，详细介绍热力学的发展过程，包括重要的理论和实验成果，以及对现代科学和工程领域的影响。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到热的研究。
18世纪末，人们对于热的本质和热传递的机制提出了许多猜想和理论。
其中最著名的是卡尔·威廉·冯·门德尔斯的“热量守恒定律”和约瑟夫·布莱兹·盖-吕萨克的“热力学第一定律”。
2. 热力学第一定律的提出热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它表明能量是守恒的。
热力学第一定律的提出是在19世纪初，由约瑟夫·布莱兹·盖-吕萨克首次提出。
他认为，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
这一定律的提出为后来热力学的发展奠定了基础。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律是热力学的另一个基本定律，它描述了能量转化的方向性。
热力学第二定律的建立是在19世纪中叶，由卡诺、克劳修斯和开尔文等科学家共同提出。
他们发现，自然界中存在一种不可逆的过程，即热量只能从高温物体传递到低温物体，不可能反向传递。
这一定律的建立对于热力学的发展具有重要的意义。
4. 热力学的熵概念熵是热力学中的重要概念，它描述了系统的无序程度。
熵的概念最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出，他认为熵是衡量系统能量分布的一种指标。
后来，奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼通过统计力学的方法，将熵与微观粒子的运动状态联系起来，为熵的理论奠定了基础。
5. 热力学与工程的应用热力学的发展对于工程领域有着重要的应用价值。
热力学的理论可以用于设计热力系统，如蒸汽发动机、燃气轮机等。
热力学的概念和原理也被应用于能源转换和利用的研究中，如热电材料、太阳能电池等。
热力学的发展为工程技术的进步提供了理论基础。
6. 热力学与现代科学的关系热力学的发展对于现代科学的发展有着深远的影响。
热力学三个定律的形成史
热力学三个定律的形成史热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，下面是为大家搜集的一篇关于热力学三个定律的形成史探究的，供大家阅读参考。
热力学是热学理论的一个方面。
热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。
热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。
因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。
热力学三定律是热力学的基本理论。
1热力学第一定律1.1热力学第一定律概述能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。
自然界中的一切物质都具有能力，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移(从一个物体传递到另一个物体)，也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。
这一规律成为能量守恒与转换定律。
能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。
热力学第一定律是人类在实践中积累的经验总结，它的发现和建立，打破了人们企图制造一种可以不消耗能量而能连续做功的永动机。
因此，热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是造不出来的[1].其基本公式可以表述为公式(1)，它表明向系统输入的热量Q,等于质量为m的流体流经系统前后焓H的增量、动能v的增量以及系统向外界输出的机械功W之和。
1.2热力学第一定律形成史1.2.1罗伯特·迈尔热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。
德国物理学家、医生迈尔发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守恒。
他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。
1842年他发表了《论无机性质的力》的论文，表述了物理、化学过程中各种力(能)的转化和守恒的思想。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化与能量流动规律的科学，它涉及到物质的热力学性质、热力学过程以及热力学定律等方面。
本文将为您介绍热力学发展的历史，从热力学的起源开始，逐步展示热力学的发展脉络和重要里程碑。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪，当时科学家开始研究热的性质和能量转化规律。
最早的热力学研究可以追溯到法国科学家尼古拉·卡诺的工作，他提出了热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
这个定律表明能量在系统内的转化不会增加或者减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第一定律的建立热力学第一定律的建立是热力学发展的重要里程碑。
它由卡诺在1824年提出，他的研究主要集中在热机的效率和能量转化方面。
卡诺的研究形成为了热力学第一定律的基础，即能量守恒定律。
这个定律表明，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。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立是热力学发展的又一重要里程碑。
热力学第二定律主要研究热能的转化过程中的能量损失和不可逆性。
在19世纪中叶，热力学第二定律的概念逐渐明确，科学家们开始研究热能的转化效率和能量流动的方向。
热力学第二定律的建立为热力学奠定了坚实的理论基础，也为工程实践提供了重要的指导。
4. 熵的引入与热力学第三定律熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的无序程度。
熵的引入使得热力学的理论更加完善。
热力学第三定律是指在绝对零度时，熵为零。
热力学第三定律的建立为热力学提供了一个基准点，使得热力学的研究更加系统和准确。
5. 热力学在工程和科学领域的应用热力学在工程和科学领域有着广泛的应用。
在工程领域，热力学的理论为热能转化设备的设计和优化提供了重要的依据。
在科学领域，热力学的理论为研究物质的性质和相变过程提供了重要的工具和方法。
总结：热力学的发展经历了数百年的演变，从热力学第一定律的建立到热力学第二定律和熵的引入，再到热力学第三定律的提出，热力学的理论逐渐完善。
热力学第一定律和第二定律
热力学第一定律和热力学第二定律通过我们对物理及热力学的学习发现了这样的规律：凡是牵涉到热现象的一切过程都有一定的方向性和不可逆性，例如热量总是从高温物体自发地传向低温物体，而从未看到热量自发地从低温物体传向高温物体，例如当我们拥有一杯热水可以通过等待热水向周围空气散热得到一杯凉水，可是当我们需要这杯凉水重新变成热水时，单纯等待散失到周围空气的热量重新回来却不可能。
又如机械能可以通过摩擦无条件地完全地转化为热量，但是热能无法在单一热源下自发地转换为机械能。
这种自然规律虽然有时候不能如我们所愿，但它对我们意义重大。
可以说是人类在地球上赖以生存的基础。
我们却难以设想传热方向未知状态下的混乱。
我们不知道传热的方向，从而会不知道一杯热水放在环境中会变凉还是会继续升温，何时才能变凉，我们把凉水放在炉子上加热却不知道热量是从凉水传向炉子，还是从炉子传向凉水。
我们会得到热水还是更凉的凉水。
从这个意义上说正如交通红绿灯是交通畅通无阻的保证传热方向规律是自然界热领域中的红绿灯。
热不可能自发地不付代价地从低温物体传至高温物体，这就是克劳修斯说的热力学第二定律不可能制造出从单一热源吸热使之全部转化成为功而不留下其他任何变化的热力发动机这就是开尔文说的热力学第二定律总结热力学第二定律的两种说法的自然过程总是使系统趋于平衡能量从高位趋于低位，存在着不平衡的自然界，无时无刻不发生着这种变化——机械运动产生热量高温物体将热量传向低温物体。
高温物体将热量传向低温物体的过程中又可能产生机械运动。
生命过程、化学过程、核反应过程都伴随着热过程的发生，自然界的运动变化中热现象担任着重要的角色。
生活常识告诉我们冬天冷玻璃杯遇开水会破裂，这些都是物质表现出来的各种热湿现象，由于地球不停地运动和变化，经过漫长的地质年代逐渐在地壳内部积累了巨大的能量。
形成了巨大的应力作用，当大地构造应力或热应力使地壳某些脆弱的地带承受不了，时发生错位或断裂以波的形式传到地面就形成了地震研究火山的学者认为；热是各种地质作用的原始驱动力，火山活动是地球内部热的不均匀性的地表，反映海底的地震和火山喷发可能引起海水中形成巨大的海浪并向外传播。
热力学第二定律的历史与演变
热力学第二定律的历史与演变热力学第二定律是热力学基本规律之一，揭示了自然界中能量传递的不可逆过程。
它的提出和发展是数百年来科学家们长期努力和思考的结果。
在本文中，我们将回顾热力学第二定律的历史，并探讨其在科学研究中的演变和应用。
一、热力学第二定律的起源热力学第二定律的起源可以追溯到17世纪。
当时，物理学家们开始探索热量和能量之间的关系。
最初，他们认为热量是一种流体，称之为“火素”。
然而，这个理论无法解释自然界中热量的行为。
直到18世纪，热学开始逐步发展，并逐渐形成了热力学的基本概念。
二、卡诺及热力学第二定律的奠基者在19世纪初，法国工程师卡诺提出了“卡诺循环”概念，为热力学第二定律的确立做出了重要的贡献。
卡诺循环是一种理论上最高效的热力学循环，他通过研究能量转化的过程，提出了“热能不可能自流体自动转化为机械能”的思想，从而揭示了自然界中能量传递的方向性和不可逆性。
三、卡诺热机与熵的引入为了量化热力学第二定律的概念，数学家克劳修斯在19世纪中叶引入了熵的概念。
熵被定义为系统的无序程度或混乱程度。
根据热力学第二定律，熵在不可逆过程中不断增加，而在可逆过程中保持不变。
通过引入熵的概念，科学家们得以 quant化地描述自然界中的能量传递和可逆性。
四、玻尔兹曼与统计热力学的发展19世纪末，奥地利物理学家玻尔兹曼进一步推动了热力学的发展。
他基于分子动理论，提出了“玻尔兹曼熵公式”，通过统计方法解释了熵的增加和不可逆性。
同时，他也为热力学第二定律提供了更加严谨和普遍的解释，使得热力学第二定律得到了更广泛的认同和应用。
五、热力学第二定律的演变与应用热力学第二定律的演变没有止境。
随着科学技术的不断进步，研究者们不断深化对热力学第二定律的理解和应用。
在热力学第二定律的基础上，人们发展出了热力学循环、热机效率、热力学势函数等重要理论和方法。
热力学第二定律的应用也涉及到许多领域，如工程、环境科学、天体物理学等。
六、总结热力学第二定律的历史与演变是科学发展的重要篇章。
物理学史2.5 热力学第二定律的建立
2.5热力学第二定律的建立本来汤姆生有可能立即从卡诺定理引出热力学第二定律，但是由于他没有摆脱热质说的羁绊，错过了首先发现热力学第二定律的机会。
2.5.1克劳修斯研究热力学第二定律就在汤姆生感到困难之际，克劳修斯于1850年在《物理学与化学年鉴》上率先发表了《论热的动力及能由此推出的关于热本性的定律》，对卡诺定理作了详尽的分析，他对热功之间的转化关系有明确的认识。
他证明，在卡诺循环中，“有两种过程同时发生，一些热量用去了，另一些热量从热体转到冷体，这两部分热量与所产生的功有确定的关系。
”他进一步论证：“如果我们现在假设有两种物质，其中一种能够比另一种在转移一定量的热量中产生更多的功，或者，其实是一回事，要产生一定量的功只需从A到B转移更少的热。
那么，我们就可以交替应用这两种物质，用前一种物质通过上述过程来产生功，用另一种物质在相反的过程中消耗这些功。
到过程的末尾，两个物体都回到它们的原始状态；而产生的功正好与耗去的功抵消。
所以根据我们以前的理论，热量既不会增加，也不会减少。
唯一的变化就是热的分布，由于从B到A要比从A到B转移更多的热，继续下去就会使全部的热从B转移到A。
交替重复这两个过程就有可能不必消耗力或产生任何其它变化而随意把任意多的热量从冷体转移到热体，而这是与热的其它关系不符的，因为热总是表现出要使温差平衡的趋势，所以总是从更热的物体传到更冷的物体。
”就这样，克劳修斯正确地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。
1854年，克劳修斯发表《热的机械论中第二个基本理论的另一形式》，在这篇论文中他更明确地阐明①：“热永远不能从冷的物体传向热的物体，如果没有与之联系的、同时发生的其它的变化的话。
关于两个不同温度的物体间热交换的种种已知事实证明了这一点；因为热处处都显示企图使温度的差别均衡之趋势，所以只能沿相反的方向，即从热的物体传向冷的物体。
因此，不必再作解释，这一原理的正确性也是不证自明的。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化和能量传递的物理学科，它起源于18世纪末的工业革命时期。
热力学的发展历程可以追溯到当时对于蒸汽机的研究和应用。
本文将为您详细介绍热力学的发展历史，从早期的热力学原理到现代热力学的应用。
1. 早期热力学原理的奠基者热力学的奠基者可以追溯到18世纪末的工业革命时期。
其中，卡诺是热力学的重要奠基者之一。
他提出了卡诺循环的概念，这是一种理论上最高效的热机循环。
卡诺的研究为热力学的发展奠定了基础。
2. 热力学第一定律的提出19世纪初，热力学的第一定律被提出。
这一定律表明能量是守恒的，即能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
这一定律的提出对于热力学的进一步发展起到了重要的推动作用。
3. 热力学第二定律的建立19世纪中叶，热力学的第二定律被建立。
这一定律表明热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，即热量只能自高温物体传递到低温物体。
这一定律的建立对于热力学的发展产生了重要的影响。
4. 熵的概念的引入19世纪末，熵的概念被引入热力学。
熵是描述系统无序程度的物理量，它与能量的转化和传递密切相关。
熵的引入使得热力学的理论更加完善，为热力学的应用提供了更多的工具和方法。
5. 热力学在工程和科学领域的应用20世纪初，热力学开始在工程和科学领域得到广泛的应用。
在工程领域，热力学被应用于蒸汽机、内燃机等能量转换装置的设计和优化。
在科学领域，热力学被应用于化学反应、相变等过程的研究。
热力学的应用为工程和科学的发展做出了重要贡献。
6. 热力学的现代发展随着科学技术的发展，热力学在现代得到了进一步的发展。
热力学的理论被拓展到非平衡态系统、微观尺度的系统等领域。
同时，热力学的应用也涉及到了更广泛的领域，如环境保护、能源转换等。
热力学的现代发展为解决现实问题提供了重要的理论基础。
总结：热力学的发展可以追溯到18世纪末的工业革命时期，其中卡诺是热力学的重要奠基者之一。
随着热力学第一定律和第二定律的提出，热力学的理论逐渐完善。
热力学第二定律的建立
热力学第二定律的建立1850年克劳修斯提出热力学第二定律以后，至20世纪初，一直被作为与热力学第一定律并列的热力学两大基本定律，引起学术界特别是物理学界的极大重视。
这两个基本定律的发现，使热力学在19世纪50年代初时起，被看作近代物理学中的一个新兴的学科，和物理学家们极其热衷的重要领域，得到物理学家和化学家们的关注。
1、热力学第二定律产生的历史背景18世纪末惠更斯和巴本（Dents Papin，1647～1714）实验研究的燃气汽缸，塞维利（Thomas Savery，1650～1715）于1798年制成的“矿工之友”，及纽可门（Newcomen Thomas，1663～1729）于1712年发明的“大气机”等早期的蒸汽机，都是利用两个不同温度的热源（锅炉和水）并使部分热量耗散的方法使蒸汽机作功的，也可以说不自觉地运用热力学第二定律的思想，进行设计的。
瓦特改进纽可门蒸汽机的关键，是以冷凝器取代大气作为第二热源，因而使耗散的热量大大降低。
为了进一步减少热的耗散量和提高热效率与功率，18世纪末和19世纪40年代又先后研制成中低压和高低压二级膨胀式蒸汽机。
热机的整个发展史说明，它的热效率可以不断提高和耗散的热量可以逐渐减少。
但是，热机的热效率至今虽然逐渐有所提高，但耗散的热量永远也不可能消除。
因此，卡诺的可逆循环只可趋近而永远也无法达到。
这就提出了一个十分重要的问题，就是卡诺提出的“在蒸汽机，动力的产生不是由于热质的实际消耗，而是由热体传到冷体，也就是重新建立了平衡”的论断中，最后的话是不正确的，这不仅因为他相信热质说引起的，而且因为在无数事实中，这种热平衡在一个实际热机中是不可达到的。
事实说明，机械功可以完全转化为热，但在不引起其他变化的条件下，热却不可能完全转化为机械功。
人们设想，如果出现一个制成这样永动机的先例，即一个孤立热力学系统会从低温热源取热而永恒地做功，那么和海洋几乎可以作为无尽的低温热源，做功将是取之不尽的。
热力学第二定律
第二节 热力学第二定律
一、热力学第二定律形成的历史背景 二、热力学第二定律的各种表述
1、Clausius的表述： 热不能自动地由低温物体流向高温 物体而不引起其它变化。 2、Kelvin的表述 ： 从单一热源取出热使之完全变为功， 而不发生其它变化是不可能的； 第二类永动机是不能 制成的。 3、其它的表述：一定条件下，任何体系都自发地趋向平 衡；孤立体系中自发过程趋向于熵增大； 一切自发过 程是不可逆的。
2. PVT同时变化的过程
例： 态1（T1分为两步： 态1（T1、V1） → 态3（T2、V1）） → ΔvS=∫T1T2 (nCv,m/T)dT， ΔTS=∫12（dU+pdV）/T ΔS=ΔvS+ΔTS 对于理想气体且Cv,m为常数，则 ΔS= nCv,mln(T2/T1)dT+nRln（V2/V1）
态2（T2，V2）
态1（P1、T1） →态3（P1、T2） →态2（P2，T2） ΔS= nCp,mln (T2/T1)dT+nRln（P1/P2） 态1（P1、V1） →态3（P2、V1） →态2（P2，V2） ΔS= nCv,mln (P2/P1)dT+ nCp，mln (V2/V1)
第七节 熵函数的物理意义
（2）相同的物理状态下，复杂的分子比简单的 分子具有更高的熵值。 （3）温度不同时，S高温>S低温。 （4）对于气态物质，压力不同时，S低压>S 高压 。 压力的改变对固态和液态物质的熵值影响不 大。
二、熵与概率 S=klnΩ
第八节 热力学第三定律和规定熵
一、Nernst热定理 (1906年提出) T→0K所发生的过程是一恒熵变过程 W.H.Nernst (德国物理化学家,1864-1941) 二、热力学第三定律(Lewis & Gibson于1920 年提出） 在绝对零度时，任何物质完整晶体的熵等于 零。
热力学第二定律论文
热力学第二定律论文热力学第二定律热力学是研究热能转化与传递的物理学科，是自然科学中的重要分支之一。
热力学第二定律是指在能量转化与传递过程中存在一定的方向性和限制性规律，它对于理解能量转化过程的本质和宇宙的演化具有重要的意义。
本文将从热力学第二定律的历史背景、数学表述以及实际应用等方面进行介绍和探讨。
热力学第二定律的历史背景可以追溯到19世纪初，当时人们开始探索热能的转化和热机效率的提高。
最早提出的热力学第二定律是“卡诺定律”，由法国物理学家卡诺于1824年提出。
卡诺定律指出，在热机循环过程中，只有在两个温度之间工作的理想热机才能实现最高效率，这个温度差称为“卡诺温度差”。
在卡诺定律的基础上，随着热力学理论的发展，熵的概念被引入到热力学中，并成为热力学第二定律的核心。
热力学第二定律的数学表述可以通过熵的增加来描述。
熵是热力学中一个重要的状态函数，它用来度量一个系统的无序程度。
根据热力学第二定律，一个孤立系统的熵不会减少，只能增加或保持不变。
具体地说，熵的增加在实际过程中表现为能量的不可逆流失，以及系统内部的有序性的减少。
这就意味着任何一个孤立系统自发发生的过程都是不可逆的，无法完全恢复到初始状态。
实际应用方面，热力学第二定律对于能源利用和环境保护具有重要的指导作用。
能源转化和传递的过程中不可避免地会发生能量的损失和无序程度的增加，这限制了热机、制冷机等能源设备的效率。
理解和利用热力学第二定律可以帮助我们最大限度地改善能源转化和利用效率，提高可持续发展水平。
此外，热力学第二定律还对自然界的演化过程有着重要的启示作用。
宇宙中的有序程度不断降低，这与熵的增加和热力学第二定律的内容相吻合。
通过研究宇宙的演化和熵增定律，我们可以更好地理解宇宙的起源和命运。
除了以上的介绍，热力学第二定律还涉及到一些重要的概念和原理，例如热力学势、热力学平衡、热力学循环等。
这些概念和原理都是研究热力学的基础，有助于我们深入理解热力学第二定律的内涵。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是一门研究能量转化和传递的学科，它在科学和工程领域中具有广泛的应用。
本文将为您介绍热力学的发展历程，从早期的热学研究到现代热力学的各个分支。
1. 早期热学研究早在古希腊时期，人们就对热有所认识。
亚里士多德提出了“热是物质的属性”的观点，而希波克拉底则将热与物质的状态变化联系在一起。
然而，直到17世纪，热学研究仍然停留在定性描述的阶段。
2. 热力学定律的建立18世纪，热学研究进入了一个新的阶段。
约瑟夫·布莱兹·帕西卡利（Joseph Black）对热的定量测量做出了重要贡献，他提出了“热量守恒定律”，即热量在物质之间的传递不会凭空消失。
此后，拉瓦锡（Joseph Louis Gay-Lussac）、查理·戴尔顿（John Dalton）等科学家陆续提出了一系列热力学定律，如等压定律、等温定律等。
3. 热力学第一定律19世纪初，热力学第一定律的建立标志着热力学理论的进一步发展。
赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）提出了能量守恒定律，即能量在系统中的总量是恒定的。
这一定律为热力学的数学表达提供了基础，奠定了热力学的理论基础。
4. 热力学第二定律热力学第二定律是热力学的核心内容之一，它描述了能量转化的方向性。
卡诺（Nicolas Léonard Sadi Carnot）和开尔文（William Thomson）等科学家在19世纪中叶提出了热力学第二定律的各种表述形式，如卡诺定理、开尔文-普朗克表述等。
这些定律为热力学系统的工程应用提供了指导。
5. 统计热力学的发展19世纪末，统计热力学的发展为热力学理论提供了新的视角。
麦克斯韦（James Clerk Maxwell）和玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）等科学家通过统计方法研究了分子运动和热力学性质之间的关系，建立了统计热力学的基本原理。
物理学史 2.6 热力学第二定律的发展
第2章第6节热力学第二定律的建立1824年卡诺在其发表的《谈谈火的动力和能发动这种动力的机器》一文中，提出了理想热机的可逆循环和卡诺定理以及理想热机的热效率极限值，这一观点为热功转化的极限问题提供了理论依据。
但当时卡诺的研究并没有引起学界的广泛重视，直到热功当量被证实之后，学界才意识到卡诺的研究其实已经触及到了热力学第二定律的核心。
2.6 .1克劳修斯研究热力学第二定律以焦耳的热功当量为实验基础上，他从“热并不是一种物质，而是存在于物体的最小粒子的一种运动”的观点出发。
在证明卡诺观点的同时，并在此基础上研究了能量转换的极限和方向问题，1850 年德国物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius，1822~1888）在其发表的《论热的动力及能由此推出的关于人本性的定律》一文中。
对卡诺定理详尽分析，提出：卡诺得出热量由热体向冷体传递时产生当量的功是正确的，而在由热体向冷体传递时没有热量损失是错误的。
克劳修斯进一步发展了卡诺的思想，认为在功的产生中，“很可能有两种过程同时发生，这就是一些热量被用去了，而另一些热量从一个热体被传送到了一个冷体，并且这两部分热量可能和所发生的功有确切的关系”。
并对其进行证明。
进而进一步研究发现，通过假想实验，克劳修斯认为在由热做功的过程中，一部分热做了机械功，另一部分热通过从热体向冷体传递而耗散掉。
对卡诺定理做了扬弃，改造成与热力学第一定律并列的热力学第二定律。
提出初步的热力学第二定律表述，“在没有任何力消耗或其他变化的情况下，把任意多的热量从冷体传到热体是和热的惯常行为矛盾的”。
1854 年，《热的机械论中第二个基本理论的另一形式》，更明确阐述，“热永远不能从冷的物体传向热的物体，如果没有与之联系的、同时发生的其它的变化的话。
”就是关于热力学第二定律的克劳修斯表述。
而更贴切的表示为：（1）克劳修斯说法：热不可能由低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
2.6 .2 W.汤姆生研究热力学第二定律本来汤姆生有可能立即从卡诺定理引出热力学第二定律，但是由于他没有摆脱热质说的羁绊，错过了首先发现热力学第二定律的机会。
热力学第二定律的建立
热力学第二定律的建立热力学第二定律是由德国物理学家克劳修斯和英国物理学家开尔文(威廉·汤姆孙)建立的，它和热力学第一定律及热力学第三定律一起，成为研究热的动力理论的基本规律．(1)热力学第二定律建立的历史背景19世纪初，蒸汽机已有很大发展，并广泛应用于工厂、矿山、交通运输，但当时对蒸汽机的理论研究还很缺乏，法国工程师s．卡诺在这方面做出了突出的贡献．卡诺在1824年发表了《论火的动力》．他撇开一些次要的因素，由理想循环人手，研究了热机工作中的最基本因素，提出了以卡诺命名的有关热机效率的定理，明确指出：“凡是有温度差的地方，就能够发生动力”，“动力不依赖于提供它的工作物质，动力的大小唯一地由热质在其间转移的一些物体的温度决定”．在证明这一定理时，他采用了热质守恒的思想和永动机不可能的原理．其实卡诺定理已内涵了热力学第二定律的思想，但终究因为热质说的错误观点，没能作进一步的研究不过可以说卡诺定理是建立热力学第二定律的先导．1840——1847年间，热力学第一定律建立起来了，它说明热机提供的动力只依靠热质在冷、热源之间重新分配的说法是不正确的．因此，非常需要对卡诺的理论作进一步审核，把他的原理建立在新的热学理论的基础上．1848年，开尔文根据卡诺提出的“一切理想热机在同样的热源与冷源之间工作时，其效率相等，与使用的工作物质无关”的理论，建立了绝对温标的概念．这一温标具有一定的特点，例如：“这一温标系统中的每一度的间隔都有同样的数值”，“它完全不依赖于任何特殊物质的物理性质”，因此被称为绝对温标．这种热力学温标的建立，从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点，并为热力学第二定律的建立准备了条件．(2)热力学第二定律建立的过程在上述历史背景和前提条件下，克劳修斯集中大部分时间，精心研究了热力学问题，从不同角度发表了多篇文章．提出并完善了著名的热力学第二定律的克劳修斯表述．1850年，克劳修斯发表了《论热的动力以及由此推出的关于热学本身的诸定律》的论文，他从“热并不是一种物质，而是存在于物体的最小粒子的一种运动”的观点出发，重新考察了卡诺所提出的理论后指出：卡诺得出热量由热体向冷体传递时产生当量的功是正确的，而在由热体向冷体传递时没有热量损失是错误的．克劳修斯认为在由热做功的过程中，一部分热做了机械功，另一部分热通过从热体向冷体传递而耗散掉．克劳修斯通过—个假想的实验，得出热力学第二定律的初次表述：“在没有任何力消耗或其他变化的情况下，把任意多的热量从冷体传到热体是和热的惯常行为矛盾的．”后在1854年发表《力学的热理沦的第二定律的另一形式》中，将热力学第二定律的表述改变为：“热不可能由冷体传到热体，如果因而不同时引起其他关系的变化”．克劳修斯在取得一定成就后，仍继续自己的研究工作，1865年发表《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文，明确地提出了熵的概念，并进一步提出了热力学第二定期普遍表示式：dQ≤⎰T等号适用于可逆循环，不等号适用示不可逆过程．这个式子说明熵变具有方向性，对于绝热过程，系统的熵不可能减小，这就是所谓的熵增加原理．并规定熵增加的方向为正向，熵减少的方向为负向．1867年，克劳修斯又发表了《关于热的动力理论的第二定律》一文，总结出一条原理：“负的转变只能在有补偿条件下发生，而正的转变即使没有补偿也能发生，或者简要地说，不需补偿的转弯只够是正的转变”．1875年，克劳修斯在《热的动力理论》—交中，将热力学第二定律提出了更精炼的说法：“热不可能自动地从冷体传到热体”或“热从一冷体转向一热体不可能无补偿地发生”．这就是大家所公认的热力学第二定律的克劳修斯表达．同时，对热力学第二定律作出贡献的还有开尔文．他用焦耳的热功当量实验和雷诺对蒸汽性质的观察，重新审查了卡诺定理，从“热是一种粒子的运动而不是物质”的观念出发，来认识热与功相互转化的过程．1851年发表《论热的动力理论》，提出了两个命题：“1、当不论借助于什么方法，从纯粹的热源得到等量的机械效应，或等量的机械效应变成纯粹的热效应而消失时，则有等量的热因之消耗或由此产生*”“2、如果有这样一部机器，当它反过来运转时，它的每一部分的物理的和力学的动作全部倒过来，那么，它将像具有相同温度的热源和冷凝器的任何热机一样，由一定量的热产生同样多的机械效应．”接着又提出证明第二命题的一个公理：“借助无生命的物质机构通过使物质的任何部分冷却到比周围最冷的物体的温度还要低的温度而得到机械效应，是不可能的”他在对这一公理的注释中指出：如果公理在一切温度下都不成立，就必须承认可以有这样一种永动机存在，它借助于使海水或土壤冷却而无限制地得到机械功即第二类永动机．以上是开尔文对热力学第二定律的原始表述，后来才逐渐演变成现在教科书中出现的、更精炼的说法：“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功，而不产生其他影响．”这就是公认的热力学第二定律的开尔文表述．在这一表述中，明确表示热机必须工作在两个热源之间，更指出了第二类永动机的不可能，所以具有理论意义和实践意义．克劳修斯和开尔文虽然从不同的角度表述了热力学第二定律，但是二者是等效的．因此通过他们的工作，反映热力学过程方向性的热力学第二定律建立起来了．。
热力学第二定律的推导过程
热力学第二定律的推导过程热力学是研究物质内部能量转化和传递规律的学科，而热力学第二定律则是研究能量转化方向的规律。
本文将探讨热力学第二定律的推导过程。
1. 序言热力学第二定律是热力学最重要的基本定律之一，它描述了自然界中热能传递的不可逆性。
通过推导热力学第二定律，我们可以更好地理解能量转化的规律。
2. 卡诺循环为了推导热力学第二定律，我们首先介绍卡诺循环。
卡诺循环是一种理想的循环过程，它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
在卡诺循环中，热量从高温热源吸收，经过绝热膨胀，再通过等温压缩过程排放至低温热源。
3. 卡诺效率我们知道，能量守恒是一个自然界的基本原则。
在理想的卡诺循环中，系统对外做功等于从高温热源吸收的热量减去排放给低温热源的热量。
设高温热源的温度为Th，低温热源的温度为Tl，根据热力学基本方程，我们可以推导出卡诺循环的效率：η = 1 - (Tl/Th)其中，η表示卡诺循环的效率。
4. 温度与熵的关系接下来，我们引入熵的概念。
熵是一个衡量系统有序程度的物理量。
设一个系统的熵变为dS，热量的传递为dQ，温度为T。
根据热力学基本方程，我们可以得到：dS = dQ/T这个方程表明，当系统吸收热量时，熵会增加；当系统排放热量时，熵会减少。
5. 热力学第二定律有了温度与熵的关系，我们可以推导出热力学第二定律。
根据热力学第一定律，能量守恒是永恒不变的。
然而，通过观察自然界中热能传递现象，我们发现自然界中热量从高温物体向低温物体传递，而不会反过来。
根据温度与熵的关系，当两个系统接触并达到热平衡时，它们的熵变应为零：dS = dQ1/T1 + dQ2/T2 = 0上式表明，当热量从高温物体传递到低温物体时，总是满足T1/T2 > 1。
这就是热力学第二定律的表达式。
6. 推广热力学第二定律的推广形式是开尔文-普朗克表述形式。
根据开尔文-普朗克表述，任何一个不可逆过程都可以看作是一个可逆过程与一个热库接触的情况。
热力学第二定律建立过程
热力学第二定律建立过程
热力学第二定律是热力学中的一个基本原理，它描述了自然界中热量的流动方向和不可逆性。
下面是热力学第二定律建立的过程：
1. 卡诺循环的提出：19世纪初，法国工程师卡诺提出了卡诺循环，它是由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环过程。
卡诺认为，这个循环过程是可逆的，也就是说，它可以完全逆转，而不会产生热量的损失。
2. 克劳修斯和开尔文的研究：19世纪50年代，德国物理学家克劳修斯和英国物理学家开尔文分别独立地研究了热力学第二定律。
他们发现，在卡诺循环中，等温过程中热量的传递是可逆的，而绝热过程中热量的传递是不可逆的。
这说明，在绝热过程中，热量的传递会导致系统内能的增加，而这个过程不可逆转。
3. 热力学第二定律的确认：在19世纪60年代，德国物理学家克劳修斯和英国物理学家开尔文进一步研究了热力学第二定律，他们发现，热力学第二定律不仅仅适用于卡诺循环，而且适用于所有实际的热力学过程。
他们还发现，热力学第二定律可以用熵的概念来解释。
熵是一个系统内部无序度的量度，它是一个不可逆过程中能量转化为热能的量度。
综上所述，热力学第二定律建立的过程是由卡诺循环的
提出、克劳修斯和开尔文的研究以及熵的概念的引入等多个因素共同作用的结果。
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热力学第二定律的建立及意义
09热动二班马欢 0902020229
一、热力学第二定律建立的历史过程
1824年，法国陆军工程师卡诺在他发表的论文“论火的动力”中提出了著名的“卡诺定理”，找到了提高热机效率的根本途径。
但卡诺在当时是采用“热质说”的错误观点来研究问题的。
从1840年到1847年间，在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下，热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。
“热动说”的正确观点也普遍为人们所接受。
1 848年，开尔文爵士(威廉·汤姆生)根据卡诺定理，建立了热力学温标(绝对温标)。
它完全不依赖于任何特殊物质的物理特性，从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点。
这些为热力学第二定律的建立准备了条件。
1850年，克劳修斯从“热动说”出发重新审查了卡诺的工作，考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实，得出了热力学第二定律的初次表述。
后来历经多次简练和修改，逐渐演变为现行物理教科书中公认的“克劳修斯表述”。
与此同时，开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述，后来演变为更精炼的现行物理教科书中公认的“开尔文表述”。
上述对热力学第二定律的两种表述是等价的，由一种表述的正确性完全可以推导出另一种表述的正确性。
二、热力学第二定律的实质
1.可逆过程与不可逆过程
一个热力学系统，从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态。
若存在另一过程，能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响)，则原来的过程称为“可逆过程”。
反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则称之为“不可逆过程”。
可逆过程是一种理想化的抽象，严格来讲现实中并不存在(但它在理论上、计算上有着重要意义)。
大量事实告诉我们：与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。
2.对于开氏与克氏的两种表述的分析
克氏表述指出：热传导过程是不可逆的。
开氏表述指出：功变热(确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。
两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程，指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状，而不引起其他变化。
3.不可逆过程的几个典型例子
理想气体向真空自由膨胀
两种理想气体的扩散混合
焦耳的热功当量实验。
4.热力学第二定律的实质
对上面所列举的不可逆过程以及自然界中其他不可逆过程，我们完全能够由某一过程的不可逆性证明出另一过程的不可逆性，即自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。
我们可以选取任一个不可逆过程作为表述热力学第二定律的基础。
因此，热力学第二定律就可以有多种不同的表达方式。
三、热力学第二定律的统计意义
热现象是与大量分子无规则热运动相联系的。
热力学第二定律的统计意义是：一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由几率小的状态向几率大的状态进行，由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。
四、热力学第二定律的适用范围
(1)热力学第二定律是宏观规律，对少量分子组成的微观系统是不适用的。
(2)热力学第二定律适用于“绝热系统”或“孤立系统”，对于生命体(开放系统)是不适用的。
早在1851年开尔文在叙述热力学第二定律时，就曾特别指明动物体并不像一架热机一样工作，热力学第二定律只适用于无生命物质。
(3)热力学第二定律是建筑在有限的空间和时间所观察到的现象上，不能被外推应用于整个宇宙。
19世纪后半期，有些科学家错误地把热力学第二定律应用到无限的、开放的宇宙，提出了所谓“热寂说”。
他们声称：将来总有一天，全宇宙都是要达到热平衡，一切变化都将停止，从而宇宙也将死亡。
要使宇宙从平衡状态重新活动起来，只有靠外力的推动才行。
这就会为“上帝创造世界”等唯心主义提供了所谓“科学依据”。