Question

热力学第二定律的本质原因是什么

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.

Answer 2

热力学第二定律

第二定律，与第一定律一样，也是一个公理，是人们长期实践经验的总结。第二定律的表述方法有很多种，常见的有两种：
1、克劳修斯说法：不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。
2、开尔文说法：不可能从单一热源吸取热使之完全变成功，而不发生其他变化。从单一热源吸热作功的循环热机称为第二类永动机，所以开尔文说法的意思是“第二类永动机无法实现”。
为什么没有永动机，就是因为有熵的原因。
TdS = dU+pdV und Qrev=TdS

熵及熵增原理

克劳修斯首次从宏观角度提出熵概念(S=Q/T)，而后波尔兹曼又从微观角度提出熵概念(S=klnW),其两者是相通的,近代的普里戈金提出了耗散结构理论,将熵理论中引进了熵流的概念,阐述了系统内如果流出的熵流(dSe)大于熵产生(dSi)时,可以导致系统内熵减少，即dS=dSi+ dSe<0，这种情形应称为相对熵减。但是，若把系统内外一并考察仍然服从熵增原理。

熵增原理最经典的表述是：“绝热系统的熵永不减少”，近代人们又把这个表述推广为“在孤立系统内，任何变化不可能导致熵的减少”。熵增原理如同能量守恒定律一样，要求每时每刻都成立。关于系统现在有四种说法，分别叫孤立、封闭、开放和绝热系统，孤立系统是指那些与外界环境既没有物质也没有能量交换的系统，或者是系统内部以及与之有联系的外部两者总和，封闭系统是指那些与外界环境有能量交换，但没有物质交换的系统，开放系统是指与外界既有能量又有物质交换的系统，而绝热系统是指既没有粒子交换也没有热能交换，但有非热能如电能、机械能等的交换。

第三定律：绝对零度不能通过有限步操作达到。

等价表述：所有原子晶体在绝对零度时的摩尔熵相等。

热力学第一、第二定律否认了第一类和第二类永动机。从能量守恒和转化定律出发，很多人认为，永动机被彻底否认了。

目前有许多人还在致力于永动机的研究，这又是为什么呢？

他们认为，从宇观上看，天体运行，从微观上看，电子绕核旋转，都是永动的事实。那么宏观上应该有同样效果，采用弯曲的力场应该能推动宏观世界的永动机。研究永动机的总是对此欢欣鼓舞。他们说，第一二类永动机虽然失败了，但采用弯曲的力场，使用永磁性的第三类永动机（弯曲力场永动机）有可能成功。
总之，科学定律并不能区分前进和后退的时间方向。然而，至少存在有三个时间箭
头将过去和将来区分开来。它们是热力学箭头，这就是无序度增加的时间方向；心理学
箭头，即是在这个时间方向上，我们能记住过去而不是将来；还有宇宙学箭头，也即宇
宙膨胀而不是收缩的方向。我指出了心理学箭头本质上应和热力学箭头相同。宇宙的无
边界假设预言了定义得很好的热力学时间箭头，因为宇宙必须从光滑、有序的状态开始。
并且我们看到，热力学箭头和宇宙学箭头的一致，乃是由于智慧生命只能在膨胀相中存
在。收缩相是不适合于它的存在的，因为那儿没有强的热力学时间箭头。
另外，混沌理论也指明了时间方向

耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”.

弦论是说26维，但超弦是说10维，两者是不完全一样的，超弦=弦论+超对称+超引力。M理论=超弦*5=11维，是超弦更进一步的演化。
超弦说：任何粒子都不是一个点，而是开放或者闭合的弦，不同方式的振动对应不同的粒子。我们的世界原本是10维的，其中有6维蜷缩得很小，就像一张纸其实是三维的，但由于厚度太小以至于我们都认为它仅仅是二维的。蜷缩的6个维度不停地扰动，那是造成一切量子不确定性的原因.

Answer 3

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。

Answer 4

你的问题是：热力学第二定律的本质原因是什么？
热力学第二定律的定义大家都清楚，在此不赘言。我认为在本质上这一定律说明了：物质和能量的均一化是一种自发的倾向和行为，第二定律称其为“熵增加”。如果要抗拒这一倾向和行为就要付出能量和努力。这一规律适用于所有的学科，甚至适用于经济学和社会学。
熵与混乱度是同一个概念，熵增加就是混乱度的增加，抵制混乱就要进行“组织化”或“有序化”，而组织化和有序化是一个耗能的行为。在封闭体系里如果任由熵增加的自发过程发展，最后会达到“热寂”或最大的混乱度。
用经济学作为例子：封闭的计划经济体系会导致混乱和发展停滞，而改革开放为什么能够推动体系发展也证明了只有在远离平衡态的开放体系里，通过高度的组织化才能够使经济快速发展。
用生命体系作为例子：生物体通过高度的组织化将无序的有机小分子物质整合到自身高度有序的组织细胞结构中，这个过程是要消耗能量的，是一个“负熵”的过程，也就是说这个过程导致组织化程度提高，系统的熵值减小。相关的学说称为“耗散结构”学说。
所以，热力学第二定律的本质就是说明混乱度的升高是一个自发的过程，而要形成和维护体系的结构，推动结构的发展和进步必须要付出努力与“熵增加”作斗争。

Answer 5

热力学第二定律是什么