热力学第二定律怎样理解？

2024-11-30 04:46:05

推荐回答（5个）

回答1：

1.在孤立系中，能量总是从有序到无序。表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵来描述混乱的状态。

2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。

开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。

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。

3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面，如进化论的证明方面也起作用。

用生动的语句描述就是：你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。

扩展资料：

①热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。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。

指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。

自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。

热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。

②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。

③从分子运动论的观点看，作功是大量分子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。

一个不受外界影响的孤立系统，其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行，从此可见热是不可能自发地变成功的。

④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。

⑤根据热力学第零定律，确定了态函数——温度；

根据热力学第一定律，确定了态函数——内能和焓；

根据热力学第二定律，也可以确定一个新的态函数——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述。

热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据，其重要性在于它说明了温度的定义和温度的测量方法。表述如下：

1、可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到热平衡。

2、当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系，其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。

3、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示，也可以通过第三个体系的温度来表示。

参考资料：百度百科——热力学第二定律

回答2：

开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全转变为有用功而不产生其它影响。这个表述透彻理解稍有难度。所谓单一热源，就是一个温度处处相等并且恒温的热库（热容量极大，不因吸放热而改变它的温度）。

换句话可以这么说，要使热变成功又不产生其它影响，那么（系统、即工作物质）一定要与两个或以上的热源交换热量，即从高温热源吸热，将其中的一部分变为功，另一部分仍以热的形式放出系统（至低温热源）。

任何的热机都是这样工作的，热机经历一个工作循环后系统和外界（两个或更多热源）总的看来，除了有热变功以外，没有其它任何变化。这就表明热机的效率（不是机械效率，而是热功转化效率）不可能是100%（即便没有摩擦没有因漏气等因素存在的散热）。

再换句话说，如果是100%（只吸热、不放热，吸的热全部变功），必然只涉及一个单一热源（假定有两个温度不同的热源与系统热交换，系统必然会从高温处吸热，低温处放热），从而与开表述矛盾。

要使热机能够循环工作，向低温热源放热是必不可少的，不可避免的，这是大量实践证明的，开尔文正是将热机工作中这一规律用更准确的更普遍（也更抽象）的语言表述出来，才得到了热二律的开尔文表述（表述中并未涉及热机的字样，说明这个表述不仅的适用于热机还适用于任意的宏观过程）。

开尔文表述还可以换成另一种表达：从单一热源吸取热量，使之完全转变为有用功，必定会产生其它影响。

例如理想气体等温膨胀，过程中气体仅从一个热源吸热，而没有放热，理想气体等温膨胀，内能不变，故吸热全部变功，然而过程中除了热功转化外，还发生了其他变化，（气体体积变大了，压强变小了）。

要使这个变化不发生，又要将热量全部变功（即效率100%），那就是不可能的。怎样才能让这个变化不发生呢？

系统必须经历一个循环过程（经过一个循环系统体积、压强又复原了），任何热机想要连续工作（而不是膨胀一下就停止，这样的“一锤子买卖”），必须经历循环过程，而循环过程系统不可避免要与两个或以上温度不同的热源交换热量（高温处吸热，低温处放热，一条等温线不可能构成循环）。

拓展知识：

热力学三大定律：

热力学第一定律是能量守恒定律。

2.热力学第二定律有几种表述方式:

克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体;
开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。以及熵增表述:孤立系统的熵永不减小。

3.热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零，或者绝对零度(T=0K)不可达到。

回答3：

第一，热力学第二定律的表述（说法）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。
现以最常见的热力学二种说法进行理解。
1、克劳修斯说法（1850年）：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。
解释：
（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。

2、开尔文－普朗特说法（1851年）：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。
解释：
（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（一切）物体都没有任何变化。
开尔文－普朗特说法说明了热转化为功，必须要将一部分热量转给低温物体（注意，这可是一个自发过程，高温向低温传热哦），也即必须要有一个“补偿过程”为代价。
（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，要正确理解热力学第二定律，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 。

回答4：

1.在孤立系中，能量总是从有序到无序。表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵来描述混乱的状态。请参看熵的定义。
2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释。
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不引起其它变化。
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。
3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面，如进化论的证明方面也起作用。

用生动的语句描述就是：你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多。

回答5：

热力学第二定律存在一个严重缺陷，只是以前人们没有发现而已，直接通过逻辑推理就能够证明热力学第二定律错误。我觉得通过逻辑形式的方式证明热力学第二定律错误就和伽里略发现运动学原理很相象。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。

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