热力学第二定律的发展与应用

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1、热力学第二定律的发展与应用Onthesecondlawofthermodynamics'developmentandapplication淮阴工学院数理学院应用物理1101班沈梅玲1104105106TheestablishmentoftheparticlephysicsandtheapplicationofphysicsHuaiyintechappliedphysicsShenMei-ling摘要：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。它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物

2、理、化学过程具有不可逆性的经验总结。本文综述了该定律的发现、演变历程、并介绍了它在工农业生产、生活和化学中的应用。Abstract:Secondlawofthermodynamicsisoneofthefundamentallawsofthermodynamicsisthatheatwillalwaysbeonlybyheattoacoolplace.Itisaboutthelimitedspaceandtime,andthethermalmotionofalltherelevantphysicalandchemic

3、alprocessesareirreversibleinthelessonslearned.Inthispaper,thediscoveryofthelaw,developmentprocess,andintroducesitsindustrialandagriculturalproductionandtheapplicationoflife.关键词：热力学第二定律，演变历程，应用Keywords:secondlawofthermodynamics,livejournal,application1引言热力学第二定律是

4、人们在生活实践，生产实践和科学实验的经验总结，它们既不涉及物质的微观结构，也不能用数学加以推导和证明，但它的正确性已被无数次的实验结果所证实。有关该定律的发现和演变历程是本文讨论的重点。热力学第二定律是有关热和功等能量形式相互转化的方向与限度的规律，进而推广到有关物质变化过程的方向与限度的普遍规律。由于在生活实践中，自发过程的种类极多，热力学第二定律的应用非常广泛，本文将做相关介绍。2热力学第二定律及发展2.1热力学第二定律建立的历史过程19世纪初，巴本、纽可门等发明的蒸汽机经过许多人特别是瓦特的重大改进，已广泛应用

5、于工厂、矿山、交通运输，但当时人们对蒸汽机的理论研究还是非常缺乏的。热力学第二定律就是在研究如何提高热机效率问题的推动下，逐步被发现的，并用于解决与热现象有关的过程进行方向的问题。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。1848年，开尔文爵

6、士根据卡诺定理，建立了热力学温标。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

7、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。2.2热力学第二定律的实质2.2.1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，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。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。2.2.2开氏与克氏的两种表述开尔文从热功转换的角度表述了第二定律：不可能从单

8、一热源吸取热量使之完全转变为功而不产生其它影响。也就是说：自然界中任何形式的能都可以变成热，而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。德国物理学家克劳修斯从热量传递的方向性角度，提出了热力学第二定律的另一种表述：热量可以自发地从较热物体传递至较冷物体，但不能自发地较冷物体传递至较热物体。在自然条件下这个转变过程是不可逆的，要使热传