热力学第二定律有哪些主要表达方式?体现的主要物理意义?

Question

热力学第二定律有哪些主要表达方式?体现的主要物理意义?

Answer 1

热力学第二定律　　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.　　上述(1)中①的讲法是克劳修斯(Clausius)在1850年提出的.②的讲法是开尔文于1851年提出的.这些表述都是等效的.　　在①的讲法中,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.　　在②的讲法中指出,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[1],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.有人曾计算过,地球表面有10亿立方千米的海水,以海水作单一热源,若把海水的温度哪怕只降低O.25度,放出热量,将能变成一千万亿度的电能足够全世界使用一千年.但只用海洋做为单一热源的热机是违反上述第二种讲法的,因此要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的.　　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.