灵鹊做题网关于热力学第二定律的详细理解
来源：学生作业帮 编辑：灵鹊做题网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/05 13:45:54
关于热力学第二定律的详细理解
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量,使之完全转变为有用功而不产生其它影响.这个表述透彻理解稍有难度.所谓单一热源,就是一个温度处处相等并且恒温的热库（热容量极大,不因吸放热而改变它的温度）.换句话可以这么说,要使热变成功又不产生其它影响,那么（系统、即工作物质）一定要与两个或以上的热源交换热量,即从高温热源吸热,将其中的一部分变为功,另一部分仍以热的形式放出系统（至低温热源）.任何的热机都是这样工作的,热机经历一个工作循环后系统和外界（两个或更多热源）总的看来,除了有热变功以外,没有其它任何变化.这就表明热机的效率（不是机械效率,而是热功转化效率）不可能是100%（即便没有摩擦没有因漏气等因素存在的散热）.再换句话说,如果是100%（只吸热、不放热,吸的热全部变功）,必然只涉及一个单一热源（假定有两个温度不同的热源与系统热交换,系统必然会从高温处吸热,低温处放热）,从而与开表述矛盾.
要使热机能够循环工作,向低温热源放热是必不可少的,不可避免的,这是大量实践证明的,开尔文正是将热机工作中这一规律用更准确的更普遍（也更抽象）的语言表述出来,才得到了热二律的开尔文表述（表述中并未涉及热机的字样,说明这个表述不仅的适用于热机还适用于任意的宏观过程）.
开尔文表述还可以换成另一种表达：从单一热源吸取热量,使之完全转变为有用功,必定会产生其它影响.例如理想气体等温膨胀,过程中气体仅从一个热源吸热,而没有放热,理想气体等温膨胀,内能不变,故吸热全部变功,然而过程中除了热功转化外,还发生了其他变化,（气体体积变大了,压强变小了）.要使这个变化不发生,又要将热量全部变功（即效率100%）,那就是不可能的.怎样才能让这个变化不发生呢?系统必须经历一个循环过程（经过一个循环系统体积、压强又复原了）,任何热机想要连续工作（而不是膨胀一下就停止,这样的“一锤子买卖”）,必须经历循环过程,而循环过程系统不可避免要与两个或以上温度不同的热源交换热量（高温处吸热,低温处放热,一条等温线不可能构成循环）.
楼主可参考理想气体卡诺循环把问题弄透彻.
要使热机能够循环工作,向低温热源放热是必不可少的,不可避免的,这是大量实践证明的,开尔文正是将热机工作中这一规律用更准确的更普遍（也更抽象）的语言表述出来,才得到了热二律的开尔文表述（表述中并未涉及热机的字样,说明这个表述不仅的适用于热机还适用于任意的宏观过程）.
开尔文表述还可以换成另一种表达：从单一热源吸取热量,使之完全转变为有用功,必定会产生其它影响.例如理想气体等温膨胀,过程中气体仅从一个热源吸热,而没有放热,理想气体等温膨胀,内能不变,故吸热全部变功,然而过程中除了热功转化外,还发生了其他变化,（气体体积变大了,压强变小了）.要使这个变化不发生,又要将热量全部变功（即效率100%）,那就是不可能的.怎样才能让这个变化不发生呢?系统必须经历一个循环过程（经过一个循环系统体积、压强又复原了）,任何热机想要连续工作（而不是膨胀一下就停止,这样的“一锤子买卖”）,必须经历循环过程,而循环过程系统不可避免要与两个或以上温度不同的热源交换热量（高温处吸热,低温处放热,一条等温线不可能构成循环）.
楼主可参考理想气体卡诺循环把问题弄透彻.