大物课程论文

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1、热力学第二定律【摘要】热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是独立于热力学第一定律的一条重要规律，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。【关键词】热力学第二定律，不可逆，统计意义，卡诺定理，历史发展一、热力学第二定律的两个表述自然界自发进行的过程具有方向性，总是由非平衡态走向平衡态（1）开尔文表述（1851年）：不可能制成一种循环动作的热机,只从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。（2）克劳修斯表述：热量不可能自动地从

2、低温物体传到高温物体二、热力学第二定律的实质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（即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响），则原来的过程称为“可逆过程”o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”o可逆过程是一种理想化的抽象，严格来讲现实中并不存在（但它在理论上、计算上有着重要意义）。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对于开氏与克氏的两种表述的分析克氏表述指出:热传导

3、过程是不可逆的。开氏表述指出：功变热（确切地说，是机械能转化为内能）的过程是不可逆的。两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程，指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状，而不引起其他变化。请注意加着重号的语句：“而不引起其他变化”。比如，制冷机（如电冰箱）可以将热量Q由低温T2处（冰箱内）向高温T1处（冰箱外的外界）传递，但此时外界对制冷机做了电功W而引起了变化，并且高温物体也多吸收了热量Q（这是电能转化而来的）。这与克氏表述并不矛盾。2・3热力学第二定律的含义对上面所列举的不可逆过程以及自然界中其他不可

4、逆过程,我们完全能够由某一过程的不可逆性证明出另一过程的不可逆性，即自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。我们可以选取任一个不可逆过程作为表述热力学第二定律的基础。因此，热力学第二定律就可以有多种不同的表达方式。但不论具体的表达方式如何，热力学第二定律的实质在于指出：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，并指出这些过程自发进行的方向。三、热力学第二定律的应用3・1热力学第二定律的适用范围（1）热力学第二定律是宏观规律，对少量分子组成的微观系统是不适用的。（2）热力学第二定律适用于“绝热系统”或“孤立系统”,对于生命体（开放

5、系统）是不适用的。早在1851年开尔文在叙述热力学第二定律时，就曾特别指明动物体并不像一架热机一样工作，热力学第二定律只适用于无生命物质。（3）热力学第二定律是建筑在有限的空间和时间所观察到的现象上，不能被外推应用于整个宇宙。19世纪后半期，有些科学家错误地把热力学第二定律应用到无限的、开放的宇宙，提出了所谓“热寂说”。他们声称：将来总有一天，全宇宙都是要达到热平衡，一切变化都将停止，从而宇宙也将死亡。要使宇宙从平衡状态重新活动起来，只有靠外力的推动才行。这就会为“上帝创造世界”等唯心主义提供了所谓“科学依据”。“热寂说”的荒谬，

6、在于把无限的、开放的宇宙当做热力学中所说的“孤立系统”。热力学中的“孤立系统”与无所不包、完全没有外界存在的整个宇宙是根本不同的。事实上，科学后来的发展已经提供了许多事实，证明宇宙演变的过程不遵守热力学第二定律。正如恩格斯在《自然辩证法》中指出了“热寂说”的谬误。他根据物质运动不灭的原理，深刻地指出：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径一一指明这一途径，将是以后自然科学的课题一一转变为另一运动形式，在这种运动形式中，它能重新集结和活动起来。”热力学第二定律和热力学第一定律一样，是实践经验的总结，它的正确性是由它的一切推论都为

7、实践所证实而得到肯定。参考文献：1、《热力学与统计物理学》，龚昌德编，高等教育出版社，1984年版。2、《热学》李椿、章立源、钱尚武编，人民教育出版社，1982年版。3、《现代物理知识》,2001年第3期。4、《改变世界的物理学》，倪光炯等著，复旦大学出版社，1999年版。5、《热学》,常树人编著，南开大学出版社，2001年版。