热力学第二定律

　　终于要开始接近这个让老郭激动的物理量（熵）了，在讨论熵之前，我们还需要在知识上做一些准备，本文重点在于介绍热力徐第二定律。在介绍之前，我们先来了解一下热力学过程中的不可逆过程。如果一个过程的每一步都可以在相反方向进行而不引起其它变化，称为可逆过程，反之，引起其它变化的过程称不可逆过程。
　　从上面的描述我们能够看出，除了准静态过程是可逆过程，因为它的每一步都处在热力学平衡态，其它一切实际过程都是不可逆过程，即任何一个实际过程都是可以向相反方向进行，但是一定会引起外界的变化。
　　一切实际过程均不可逆反映了热力学的规律，这和力学规律是完全不同的，这就是热力学第二定律所表达的基本事实。
　　我们如何来看待这个基本事实呢？因为我们根本没有办法去验证自然界所有的实际过程，我们只能用逻辑推理的方法来说明热力学第二定律所表达的基本事实——实际过程均是不可逆过程。
　　我们都知道，准静态过程只是一个理想过程，这个过程要求进行得无限缓慢并且无摩擦或没有能量损耗，这在实际过程中是做不到的，所以实际过程就不可能是可逆过程。再看一些极端的粒子，如人的生长过程，炸弹爆炸的过程，气体的扩散过程等，都是不可逆过程。
　　理想气体的基本过程图
　　热力学第二定律是从经验中得到的，它有几种表述方式。一般的表述为：任何一个宏观过程向相反方向进行而不引起其它变化是不可能的。我们来看一下其它的表述方式：
　　1850年克劳修斯根据热传导的逆过程的不可能性提出：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化；
　　1851年开尔文根据摩擦生热的逆过程不可能性提出一个说法：不可能从单一热源取热使它全部变成功而不引起其它变化；
　　奥斯特瓦尔德提出另外一个重要的说法：第二类永动机是不可能实现的。所谓的第二类永动机是指一个热机仅从单一热源吸收热而转变成功，而无其它变化。
　　其实，上面的几种不同的说法，我们是可以证明它们都是等价的。
　　如果克劳修斯说法不成立则开尔文说法也不成立
　　我们应该强调＂不引起其它变化＂。这是因为一个理想气体在做等温可逆膨胀的时候，对外做了功，由于理想气体的自由膨胀内能不变，ΔU=0，则理想气体做的功等于气体在膨胀过程中吸收的热量，吸收的热量全部变成了功，看上去这是违反热力学第二定律的开尔文说法，但实际上有其它变化，在这个过程中，气体的体积变大了。所以理想气体膨胀过程是满足热力徐第二定律的。
　　关于热力学第二定律，本文就介绍到这里，好期待赶紧开始研究熵啊。