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臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

漫谈热力学第二定律物理知识点讲解

漫谈热力学第二定律物理知识点讲解

漫长的学习生涯中，是不是经常追着老师要知识点？知识点在教

育实践中，是指对某一个知识的泛称。相信很多人都在为知识点发愁，

下面是店铺收集整理的漫谈热力学第二定律物理知识点讲解，欢迎阅

读，希望大家能够喜欢。

一、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，开尔文爵士(威廉汤姆生)根据卡诺定理，建立了热力学温标

(绝对温标)。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。

海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

二、热力学第二定律的实质

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。

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(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.对于开氏与克氏的两种表述的分析

克氏表述指出：热传导过程是不可逆的。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。

3.不可逆过程的几个典型例子

例1(理想气