热力学第二定律论文

问：什么是热力学第二定律?其克劳修斯表述是什么?

1. 答：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。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。
   英国物理学家开尔文（原名汤姆逊）在研究卡诺和焦耳的工作时，发现了某种不和谐：按照能量守恒定律，热和功应该是等价的，可是按照卡诺的理论，热和功并不是完全相同的，因为功可以完全变成热而不需要任何条件，而热产生功却必须伴随有热向冷的耗散。他在1849年的一篇论文中说：“热的理论需要进行认真改革，必须寻找新的实验事实。”同时代的克劳修斯也认真研究了这些问题，他敏锐地看到不和谐存在于卡诺理论的内部。他指出卡诺理论中关于热产生功必须伴随着热向冷的传递的结论是正确的，而热的量（即热质）不发生变化则是不对的。克劳修斯在1850年发表的论文中提出，在热的理论中，除了能量守恒定律以外，还必须补充另外一条基本定律：“没有某种动力的消耗或其他变化，不可能使热从低温转移到高温。”这条定律后来被称作热力学第二定律。

问：请高手叙述热力学第二定律

1. 答：热力学第二定律有多种表述方式，常用的是以下两种 。①开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响。或第二类永动机是不可能造成的。第二类永动机是能从单一热源吸取热量并使之完全变为有用的功而不产生其他影响的机器。虽然，它并不违反第一定律。②克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。这两种表述分别揭示了热功转换过程和热传导过程的不可逆性。可以证明两种表述完全等价 。这表明，各种不可逆过程具有深刻的内在联系。因此，可以选用任何一种特殊的不可逆过程来表述普遍的规律。无论采用何种表述，热力学第二定律的实质是指明，在一切涉及热现象的实际宏观过程中，能量转换或传递的方向、条件和限度。
   1850年克劳修斯发表《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.论文的第二部分，在卡诺定理的基础上研究了能量的转换和传递方向问题，提出了热力学第二定律的最著名的表述形式（克劳修斯表述）.
   《熵：一种新的世界观（节选）》
   普通高校教材《物理化学》里也有。

问：热力学第二定律与气体想真空的自由膨胀是不可逆的怎么证明

1. 答：楼上两位对，但是远不用说这么费劲！我给你个方法，不懂的再HI吧。
   可逆或者是不可逆，我们可以用过程的熵变来衡量。而熵本身是状态函数，只与始末两个状态有关，而与具体途径无关。因此，我们假想，气体做的是等温可逆膨胀。
   理想气体的热力学能改变量只与温度有关，现在温度保持不变，则△U=0。因为是膨胀，所以W<0。由热力学第一定律Q=W+△U知：Q（系统）> 0
   这就是说，系统做可逆膨胀时Q>0。那么可以得到：系统的熵变是大于0的。
   我们判断一个过程的熵变时，必须在绝热体系中，因此，除了系统外，还要连同它的环境。这里，环境实际上不吸收或放出热量，所以环境的熵变=0
   这样，则可以得到整个过程的熵变=系统的+环境的>0
   那么这个过程不可逆。
2. 答：先明确一下“可逆”的明确意义：它是指一个过程发生后，体系和环境能同时回到该过程发生前的状态，而不引起任何变化。自由膨胀的定义也尤其需要明确：“自由”二字是指膨胀时气体不受外界阻碍，所以气体不对环境做功，即-W=0。在理想气体的自由膨胀过程中。△U=0,W=0,Q=0（由理想气体的概念决定）。
   现在的问题就是是体系（理想气体）和环境能否同时复原，而不引起任何变化。当体系复原时，环境必对体系做功，即W>0，但△U=0，所以Q<0。也就是说，欲使体系复原，环境必然付出了一定的功，换来了等量的热。但是由热二律的Kelvin版本：“热不能完全转化为功，而不引起任何变化。”可知环境是无法在体系复原的同时复原而不引起任何变化了。也就是说，理气的自由膨胀是不可逆的。