25.3热力学第二定律

我们知道能量是守恒的，它告诉我们能量既不可能凭空产生也不可能凭空消失，自然界中的能量是守恒的。

那么，是不是符合能量守恒定律的过程就一定是能发生的呢？

答案是否定的，本节我们就来介绍热力学第二定律的内容。

自然界中的一些现象的发生都是不可逆的，都是具有方向性的。

比如我们把一滴红色的墨水滴进干净的水里，墨水就会自然扩散，但是其逆向的过程不是自然可逆的。

比如，我们在讲热的传递时，我们提到热量可以从高温物体传递到低温物体，或者从物体的高温部分传递到低温部分，这些都是自然发生的，但是热量并不能自然地从低温物体传递到高温物体，也不能自然地从物体的低温部分传递到高温部分。

以上现象反映了宏观自然现象的方向性，就涉及到了热力学第二定律的内容了。

德国物理学家克劳修斯在1850年提出了热力学第二定律的克劳修斯描述，内容如下：

热量不能自发地从低温物体传到高温物体。

热力学第二定律的克劳修斯表述是一种否定的描述，它告诉了我们热量不能自发地传递的规律，从否定的角度描述了热量传递的方向性。

从能量的角度，开尔文在实验和理论分析的基础上，提出了热力学第二定律的开尔文描述，内容如下：

不可能从单一热库吸收热量，使之完全做功，而不产生其他影响。

“不可能从单一热库吸收热量”的意思是，不但要从一个热库吸收热量，还要向另一个热库放热。

热力学第二定律的开尔文表述阐述了机械能与内能转化的方向性，即：

机械能可以完全转化为内能，而内能无法全部用来做功转化为机械能。

例如：两个相互接触并发生相对运动的物体，由于摩擦的存在，最终会静止下来，在这个过程中，机械能全部转化为了内能，但是相反的过程不可能自发地发生而不产生其他的影响。

虽然热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述文字不一样，但是二者本质是等价的。

最后介绍下熵与熵增加原理。

一个系统总是自发地从有序状态向无序状态发展。

1850年，克劳修斯提出了熵的概念，熵用于表述一个系统的无序程度。系统自发地情况下，都是从有序走向无序，是熵增加的过程。这就是熵增加原理。

不过后来熵增加原理被运用到了除了物理学以外的其他领域，比如管理学上，组织的描述上也用到了熵增加原理，组织的发展要减少熵增。

以上就是关于热力学第二定律的相关知识介绍，供大家学习和参考。