| 词条 | 热力学第二法则 |
| 释义 | 热力学第二法则通常称为“热力学第二定律”(Second Law of Thermodynamics)定义：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。 发现历程1824年，法国陆军工程师Sadi Carnot（卡诺）设想了一个既不向外做功又没有摩擦的理想热机。通过对Carnot cycle（卡诺循环）的研究得出结论，热机必须在两个热源之间工作，热机的效率只取决与热源的温差，热机效率即使在理想状态下也不可能的达到100%，即热量不能完全转化为功。1850年，Rudolph Clausius在Sadi Carnot的基础上得出了热力学第二法则：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化.1851年，William Thomson也得出热力学第二法则：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响.初看起来William Thomson表述有些多余，但可以证明只有在William Thomson表述成立的前提下Rudolph Clausius表述才成立. 导致灾难1865年4月24日，Rudolph Clausius提出熵的概念，并认为在一个封闭的系统里，熵总是增大的.最终系统内部达到一种完全均匀的热动平衡的状态，若不与外界发生联系则不会再发生任何变化。宇宙就是一个不存在“外界”的封闭系统，Rudolph Clausius想当然地将热力学第二法则推广到宇宙，即认为宇宙将彻底走向灭亡.。 反对声音1871年，James Clerk Maxwell认为自然界存在着反抗熵增加原理的能量控制机制，他想象出一个不可琢磨的魔鬼.魔鬼通过一种我们无法理解的方式控制着做随机热运动的粒子的行为，使得速度快的粒子进入匣子其中一边，而速度慢的粒子进入另一边。经过相一段时间，匣子两边就会形成温差. 否定意见1895年，Jules Henri Poincaré（亨利·庞加莱）证明任何粒子在经历一个漫长的周期之后必然能回到其初始位置，亦即“庞加莱回归”.简而言之，系统由有序向无序的单向发展是一个宏观过程，在亚原子世界不成立. 解决出路熵确实是在不断增加，但是根据“熵贬值”理论，随着时光之箭的前进能量会退降，这个结果会导致熵的贬值. Rudolph Clausiu德国物理学家Rudolph Clausius曾就学于柏林大学，后又在欧洲多个著名大学任职， 著有《力学的热理论》、《势函数与势》、《热理论的第二提议》等.Rudolph Clausius从青年时代起，就决定献身热力学，为此他花费近10年时间在学校里埋头苦读.Rudolph Clausius自幼就天赋过人，但真正让师生敬重的是他的勤奋刻苦.Rudolph Clausius学习非常努力，课堂上专心听讲，课下则一丝不苟地完成作业.课余时间他就广泛阅读各类书籍，认真地进行自学.由于家境贫寒，Rudolph Clausius以半工半读的方式度过了大学和研究生阶段.由于长时间的孤独学习，Rudolph Clausius显得有些不合群.然而一旦有人要他帮助，他都尽力去做，绝不推脱。成名以后常有人向他请教问题，无论书信求教还是登门拜访，他都认真对待。Rudolph Clausius为人极为坦诚，既不溜须拍马也不狂妄自大 . Rudolph Clausius因为提出了热力学法则和熵的概念，成为热力学理论的奠基人；他还计算得出了分子运动速度，并揭示出分子运动速度和气体扩散两者快慢不一的原因，因此人们将Rudolph Clausius与James Clerk Maxwell、Ludwig Boltzmann并称气体动理论三大奠基人.；他还创立了电解分离理论；他还率先明确提出物理学中的统计概念，开创了统计力学.Rudolph Clausius生前曾得到过许多的荣誉，并被不少科学团体选为名誉成员. 大事年表1822年1月2日，Rudolph Clausius生于普鲁士克斯林（今波兰科沙林）. 1850年，第一次明确提出了热力学第一法则. 1851年，从热力学理论论证了Clapeyron-Clausius方程. 1853年，发展了温差电现象的热力学理论. 1854年，给出了可逆循环过程中热力学第二法则的数学表达，而引入了一个新的的态参量. 1857年，.提出电解理论. 1857年，历史性地推出理想气体压强公式并由此论证了Boyle-Mariotte法则和Gay-Lussac法则，使气体动理论成为定量的系统理论. 1858年，引入单位时间内所发生的碰撞次数和气体分子的平均自由程的重要概念，开辟了研究气体输运过程的道路. 1865年，正式提出熵概念和Clausius不等式.并由此证明了“熵增加原理”，这就导致了“热寂说”. 1870年，提出了统计物理中的重要定理之一──位力定理. 1879年，提出了电介质极化的理论，独立地导出电介质的介电常数与其极化率之间的关系──克劳修斯-莫索提公式. William ThomsonWilliam Thomson是19世纪英国卓越的物理学家，Thomson研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、 工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专利，他在当时科学界享有极高的名望，受到UK本国和 欧美各国科学家、科学团体的推崇。Thomson是热力学的主要奠基人之一，在热力学的发展中作出了一系列的重大贡献。除此之外他 还电磁学及它们的工程应用方面的研究中表现出色。Thomson以极高明的技巧研究过各种不同类型的问题，从静电学到瞬变电流。他 揭示了傅里叶热传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第关于电作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生的交变电流。他 的文章影响了麦克斯韦，并导致了电磁学的统一。在电工仪器方面，他的主要贡献是建立电磁量的精确单位标准和设计各种精密的测 量仪器。他发明了镜式电流计、双臂电桥、虹吸记录器等等，大大促进了电测量仪器的发展。 Thomson曾说：“我们都感到，对困难必须正视，不能回避；应当把它放在心里，希望能够解决它。无论如何，每个困难一定有 解决的办法，虽然我们可能一生没有能找到。”他这种终生不懈地为科学事业奋斗的精神，永远为后人敬仰。1896年在格拉斯哥大学 庆祝他50周年教授生涯大会上，他说：“有两个字最能代表我50年内在科学研究上的奋斗，就是‘失败’两字。”因为功勋卓著，国 际计量大会把热力学温标称为开尔文温标，热力学温度以开尔文为单位，是现在国际单位制中七个基本单位之一。 Thomson的一生是非常成功的，他可以算作世界上最伟大的科学家中的一位。他于1907年12月17日去世时，得到了几乎整个UK和 全世界科学家的哀悼。他的遗体被安葬在威斯敏斯特教堂牛顿墓的旁边。 大事年表1824年6月26日，Thomson生于爱尔兰的贝尔法斯特。 1845年，毕业于剑桥大学，毕业后他赴巴黎跟随物理学家和化学家V.勒尼奥从事实验工作一年。 1846～1899年，受聘为格拉斯哥大学物理教授。 1846年，他成功地完成了电力、磁力和电流的“力的活动影像法”，为麦克斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。 1848年，他发明了电像法，这是计算一定形状导体电荷分布所产生的静电场问题的有效方法。 1848年，他根据盖-吕萨克、卡诺和克拉珀龙的理论创立了热力学温标，这是现代科学上的标准温标。 1851年，他提出热力学第二法则：并且指出若不成立则可以造出第二类永动机。 1852年，他发现了焦耳－汤姆孙效应，这一发现成为获得低温的主要方法之一，广泛地应用到低温技术中。 1853年，他推算了振荡的频率，为电磁振荡理论研究作出了开拓性的贡献。 1854年，他估算太阳和地球的"年龄". 1855年，他研究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。 1856年，他从理论研究上预言了一种新的温差电效应——汤姆孙效应。 1858年，Thomson协助装设了第一条大西洋海底电缆。 1861年，UK科学协会任命一个委员会开展统一电学单位的工作，汤姆孙是其中的一员。 1861年，UK科学协会根据他的建议设立了一个电学标准委员会，为近代电学量的单位标准奠定了基础. 1866年，他由于装设第一条大西洋海底电缆有功被政府授予爵士。 1875年，他预言了城市将采用电力照明 1876年，他发明了适用于铁船的特殊罗盘，之后一直被用到被现代回转罗盘代替为止。 1877年，被选为法国科学院院士。 1879年，他提出了远距离输电的可能性。 1881年，他对电动机进行了改造，大大提高了电动机的实用价值。 1881年，由Thomson和亥姆霍兹在巴黎主持了一次国际代表大会，讨论统一制问题。 1890～1895年，任伦敦皇家学会会长。 1892年，升为开尔文勋爵，开尔文这个名字就是从此开始的。 1893年，在芝加哥召开的另一次代表大会，新的单位制被正式承认，并采用伏特、安培、法拉和欧姆等作为电学单位，从此它们 被普遍使用。 1904～1907年，担任格拉斯哥大学校长。 |
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