大学物理小论文

《大学物理小论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大学物理小论文关于热力学第二定律的理解与思考摘要：热力学第二定律是指明过程进行的方向与条件的一基木定律。热力学所研究的物质宏观性,特别是气体的性质，经过气体动理论的分析，才能了解其基本性质。气体动理论，经过热力学的研究而得到验证。两者相互补充，不可偏废。人们同时发现，热力学过程包括口发过程和非自发过程，都冇明显的单方性，都是不可逆过程。但从理想的町逆过程入手，引进嫡的概念后，就可以从爛的变化來说明实际过程的不可逆性。因此，在热力学屮，爛是一个十分重要的概念。关键词：热力学第二定律，爛。正文：在发现热力学第一定律基础上

2、，说明了一切的热力学过程必须遵守能量守恒和转换定律，但是不是满足了能量守恒定律的过程就一定能够进行。人们经行了大量的实验，其实验结果表明，实际中自发进行热力学过程都具有方向性，并不是满足能量守恒定律就一定能够自然发生。于是，在这种情况下，热力学第二定律渐渐的浮出水面，绽放出它耀眼夺目的光彩。自然界的一切实际热力学过程都是按一定的方向进行的，反方向的逆过程是不可能自动进行的。在一定条件下不需要外来作用，任其自然就能自动发生的过程，称为自发过程。例如热由高温物体传给低温物体，锌片放入硫酸铜溶液中后铜就析出，气体向真空膨胀

3、，导体中的电流从高电势端流向低电势端，水从高水位流向低水位等等，都是自发过程。而那些需要借助外来作用才能发生的过程，称为非自发过程。例如电解水产生氢气和氧气，需要环境対系统做电功，就是非自发过程。从表面来看，似乎各种不同的自发过程有着不同的决定因素。例如热总是自发地由高温物体传向低温物体，直到两物体的温度相等为止，温度是决定过程方向和限度的因素。导体中的电流总是自发地从高电势端流向低电势端，直到导体中各处的电势都相等为止，电势是决定过程方向和限度的因素。水总是自发地从高水位流向低水位，直到各处水位都相等为止，水位高低

4、是决定过程方向和限度的因素。气体总是自发地从高压处流向低压处，直到系统中各处的压力都相等为止,压力是决定过程方向和限度的因素。在人们大量的实验基础上，人们总结出自然过程的方向性，分别是功热转换的方向性，热传导的方向性，气体绝热自由膨胀的方向性。(1)实际中，功全部转化成热的过程是可以自发进行的，但唯一效果是热全部转化为功的过程是不可能发生的。(2)热传导的方向性。两个温度不同的物体相接触，热量可以自动地从高温物体传向低温物体，直到达到温度相等的热平衡态。此过程的逆过程却不能够自发的进行，即热量不能自动地从低温物体传向

5、高温物体，从而使高温物体温度的更高，低温物体的温度更低，虽然这样的传递不违反能量守恒定律。(3)气体绝热自由膨胀的方向性。即气体可以自发的向真空膨胀从而占据更大的体积的状态自动地收缩到体积较小的状态而不引起其他变化。我们通过以上三个实际的热力学过程的方向性的讨论，归纳得到一个普遍性的结论，即热力学过程都是按一定的方向进行的，即不可逆，其逆过程是不能自动发生的。我们可以通过实验装置证明热传导的不可逆性和功变热的不可逆性是相互依存的。同样可以证明，理想气体绝热自由膨胀的不可逆性和功变热的不可逆性也是等价的。总之，各种宏观

6、自然过程的不可逆性都是相互联系的，只需要承认一种宏观自然过程的不可逆，就可以论证其他宏观自然过程的不可逆性。德国科学家克劳修斯(Clausius)在1865年提出“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。”开尔文在1851提出的不可能从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。在克劳修斯的讲法中，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。在开尔文的讲法中指出，自然界中

7、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成机械功，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。为了进一步的解释，热力学第二定律，我们引入的爛的概念。•热力学研究的是大量质点集合的宏观系统，热力学能、炒和蠣都是系统宏观的物理量。蠣是系统的状态函数，当系统的状态一定时,系统有确定的蠣值，系统状态

8、发生变化，燔值也要发生改变。热力学第二定律指出，凡是自发过程都是热力学不可逆过程，而且一切不可逆过程都归结为热功交换的不可逆性。从微观角度来看，热是分子混乱运动的一种表现，而功是分子有秩序的一种规则运动。功转变为热的过程是规则运动转化为无规则运动，向系统无序性增加的方向进行。因此，有序的运动会自发地变为无序的运动，而无序的运动却不会自发地变为有