Question

热力学第二定律的本质原因是什么

Answer 1

热力学第二定律的表述主要有两种；
(1)克劳修斯说法：“热量不能自动从低温物体流向高温物体”.
(2)开尔文说法：“不可能从单一热源吸热使之完全变为功,而无其它变化”.
实际上两种表述是统一的,可以统一叙述为“热量不能自动从低温物体流向高温物体,但是会自动从高温物体流向低温物体.”克劳修斯说法自然包含在其中了,开尔文说法也可以得到解释,即从热源吸热必然有一部分热量要自动流向周围的低温物体,所以要使之完全变为功是不可能的.
实际上热力学第二定律可以从统计物理学的角度说明.
众所周知,温度是物体内部分子热运动剧烈程度的度量,温度越高的物体,内部的分子热运动就越剧烈,所以当高温物体与低温物体接触,它们内部的分子就会碰撞和发生分子间作用力,热运动剧烈的分子会通过碰撞和分子间作用力等途径把能量传递给热运动剧烈程度低的物体,最终使两种物体分子的热运动剧烈程度趋于一致.
当然分子的热运动剧烈程度不可能真的一致,这是一个统计学的概念,就是说分子热运动剧烈程度本来差异很大,而最后热运动剧烈程度在某一个范围内的分子特别多,占了绝大多数.这时也就是通常所说的达到热平衡了,分子间仍然发生碰撞和分子间作用力作用,但是统计学意义上的分子热运动平均剧烈程度是不变的.