熱力學(xué)第二定律
1．自然界發(fā)生的過程一定遵守?zé)崃W(xué)第一定律，但遵守?zé)崃W(xué)第一定律的過程不一定能發(fā)生，因?yàn)樗荒苷f明自然界過程進(jìn)行的方向，熱力學(xué)第二定律就是反映自然界過程進(jìn)行方向和條件的定律。
2．熱傳導(dǎo)過程中，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，但人們從來沒有發(fā)現(xiàn)熱量自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，這說明熱傳導(dǎo)過程具有方向性，要想使熱量從低溫物體傳給高溫物體，必須借助外界的作用。
3．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是可以自發(fā)進(jìn)行的，而相反過程不能自發(fā)進(jìn)行，要將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，必然會(huì)引起其他影響。
4．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，它是指從單一熱源吸熱全部用來對(duì)外做功又不引起其他變化，把得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，效率達(dá)到100%的熱機(jī)。
5．熱力學(xué)第二定律常見的有兩種表述，克勞修斯的表述是按照熱傳導(dǎo)的方向性表述的，開爾文的表述是按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述的，兩種表述是等價(jià)的。
6．從微觀看，熱力學(xué)第二定律表明：與熱現(xiàn)象有關(guān)的自發(fā)的宏觀過程，總是朝著分子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無序性增加的方向，即熵增大的方向進(jìn)行的。
1．熱力學(xué)第二定律的概念
反映自然界過程進(jìn)行方向和條件的定律。
2．自然過程的方向性
(1)熱傳導(dǎo)：兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，而低溫物體不可能自發(fā)地將熱量傳給高溫物體，要實(shí)現(xiàn)低溫物體向高溫物體傳遞熱量，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化。
(2)機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程：物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，因摩擦而逐漸停止下來，但絕不可能出現(xiàn)物體吸收原來傳遞出去的熱量后，在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來。要想將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，必然會(huì)引起其他影響。
(3)氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象：兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會(huì)自發(fā)地分開，成為兩種不同的氣體，除非使用物理或化學(xué)手段，但這必然要引起其他的變化。
(4)氣體向真空的膨脹：氣體可自發(fā)地向真空容器內(nèi)膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，使容器內(nèi)變?yōu)檎婵。若借助于抽氣機(jī)就能實(shí)現(xiàn)，但要引起其他變化。
(5)在整個(gè)自然界中，無論是有生命的還是無生命的，所有的宏觀自發(fā)過程都有方向性，都是一種不可逆過程。
3．第二類永動(dòng)機(jī)
(1)定義：從單一熱源吸熱全部用來做功，而不引起其他變化，把它得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱機(jī)效率達(dá)100%。這種想象中的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)。
(2)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因
盡管這類永動(dòng)機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反能量守恒定律，但由于內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能不能自發(fā)地進(jìn)行，所以由單一熱源吸熱把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化的這類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。
4．熱力學(xué)第二定律
(1)兩種表述：
①克勞修斯表述：熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳遞到高溫物體，或表述為，不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。即熱傳導(dǎo)的過程具有方向性。
②開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化。即機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性。
(2)對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解：
①兩種表述的等效性。
如圖所示，熱機(jī)工作時(shí)從高溫?zé)嵩次盏臒崃?i>Q, 只有一部分用來做功W，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分熱量要排放給低溫?zé)嵩?冷凝器或大氣)如果熱量能自發(fā)地從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩，即違背熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述，那么就可以把高溫?zé)嵩磁欧沤o低溫?zé)嵩吹哪遣糠譄崃總鞯礁邷責(zé)嵩粗，這樣熱機(jī)就能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成有用功，而不產(chǎn)生其他影響，即違反了熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。
②熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)。
揭示了大量分子參與的宏觀過程的方向性。如機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化，進(jìn)一步揭示了各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化過程都具有方向性。告誡人們：第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。熱力學(xué)第二定律有多種表述形式。
