【原】《热力学第二定律》教学

直观的感觉一下这些现象。

热量无法自发地从低温物体传到高温物体，注意是自发的，非自发是完全可以实现得，空调就是干这个反自然的事的；将纯酒精假如水中，会自发的变成酒精溶液，但酒精溶液无法自发地分离为纯的酒精和水；氢气和氧气可反应生成水，但水无法自发地分解为氢气和氧气；杂乱的房间无法自发地变整洁；返老还童只存在于玄幻中。

所有这些现象说明这样一个事实，涉及内能的能量转化和转移有关的自然界宏观现象，都是不可逆的，具有方向性的。虽然这些现象不违背能量守恒定律，能发生的现象是多种自然规律的体现，当然，首先需承认自然规律的客观实在性，这也是之所以研究自然科学的最充分的理由。不如此，所谓的研究就变得几乎毫无价值。通俗一点表述，就是与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。这也就是热力学第二定律所要阐述的思想。

无方程的热力学第二定律有两种否定表述，咋听都不大像人话，不知是翻译的原因，还是原著作者的语言功底，或者是定律确实难以理解，表述相对拗口。

热力学第二定律的克劳修斯表述，德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这是热力学第二定律的克劳修斯表述。

这个表述的重点不是说热量不能从低温物体传到高温物体，而是不能自发地从低温物体传到高温物体。热量从低温传到高温是事实，空调就是办这个事的一种设备，但那不是自发地，需要压缩机消耗电能来做功。

若将空调全部设备都放在一个与外界不进行热交换的房间里，空调工作起来后相当于一个热源，起得效果是一个电炉的效果。实际中，空调的压缩机是装于外边的，向外排出的热量要比从房间里取走的热量多。

冰箱和空调的工作原理一样，一台开着门的冰箱是无法制冷的。

开尔文在分析了热机及其他涉及做功的热学过程后，于1851年提出了热力学第二定律的另一种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。这个表述可能就有点搞不懂说什么了。

结合实际了解一下，传统汽车的核心部件就是内燃机，排气筒是不是仅仅用来排出废气呢？若稍微有点常识，就知道排气筒的废气温度还是挺高的，那可是烧油（烧钱）的结果呀，为何就不把排出的这部分内能也转化成汽车的动能呢？

这个表述反映了机械能和内能的自发转化方向，机械能可以自发的全部转化为内能，但内能不可能自发的全部转化为机械能。

内能若可以自发的全部转化为机械能，就可以制造这么一台机器，使其从气温热源吸收热量，全部用来做功，通过做功转化为机械能，而机械能又可以自发地全部转化为内能。通过这么一台设备，就实现了热量自发地从低温物体传到高温物体这一克劳修斯表述无法实现的目标。从这个事例中可以得出，两种热力学第二定律的表述是等价的。

能源危机的实质是能量的转化方式造成的，与能量守恒定律不矛盾。各种能源的消耗，最终转化为内能。而散失到空间的内能，难以再收集起来做功。

熵增定律：一个孤立系统，由热力学第二定律可以得出，熵是一直增加的。熵是描述系统混乱程度的物理量，越混乱熵越大。一个孤立的放有两种不反应的气体系统，因为气体分子的热运动，两种气体会混合得越来越均匀，从混乱程度来说，就是越来越混乱，熵不断增大。

开放系统的熵是可以增加的，比如对于杂乱的房间来说，外界的人通过自己的劳动，将房屋打扫干净、物品摆放整洁，对房间来说是一个熵减过程，但从更大的范围来看，人打扫房间就需要做功，做功就需要进食，全盘考虑，整个大系统的熵还是增大了。

热力学第二定律对宏观系统熵变的一个结论：局部熵减的代价是更大系统范围内的熵增。

积极的人生就是一个一直维持熵减的过程，这是一个看上去逆热力学第二定律的行为，这也就是自律可贵的原因。