热力学的第二定律的认识和思考
《热力学第二定律》 讲义
《热力学第二定律》讲义一、热力学第二定律的引入在我们生活的这个世界中，热现象无处不在。
从烧开水时的水汽蒸腾，到冬天取暖时的热量传递，热的变化和流动贯穿于我们的日常生活。
而热力学第二定律，则是用来描述热现象中能量转换和传递的重要规律。
想象一下，一个热的物体和一个冷的物体相互接触，热量会自发地从热的物体流向冷的物体，直到它们的温度相等。
但是，你有没有想过，为什么热量不会自发地从冷的物体流向热的物体呢？这就是热力学第二定律所要探讨的核心问题之一。
二、热力学第二定律的表述热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化。
开尔文表述：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。
为了更好地理解这两种表述，我们来举几个例子。
假如在一个封闭的房间里，有一台没有外接电源的冰箱。
如果热量能够自发地从冰箱内部的低温区传递到外部的高温环境，那么冰箱内部就会越来越冷，而房间却不会因为接收了这些热量而有任何其他变化。
但在现实中，这是不可能发生的。
再比如，有一个热机，它从高温热源吸收了一定的热量，并将其中一部分转化为有用功。
如果能够从单一热源吸收热量并完全转化为有用功，而不向低温热源排放任何热量，那么这样的热机就是“永动机”，但根据热力学第二定律，这种情况是不可能实现的。
三、热力学第二定律的实质热力学第二定律的实质是揭示了自然界中一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。
什么是不可逆过程呢？比如说，一滴墨水滴入一杯清水中，墨水会逐渐扩散，最终使整杯水都变得有颜色。
但是，我们不可能让这杯已经混合均匀的水自动地恢复到墨水和清水分离的状态。
再比如，一块光滑的冰块在常温下会逐渐融化成水，而这些水不会自动地再重新凝结成原来形状规则的冰块。
这些过程一旦发生，就无法自发地逆向进行，这就是不可逆过程。
而热力学第二定律正是说明了这类不可逆过程的方向性。
热力学第二定律的深刻含义
热力学第二定律的深刻含义热力学第二定律是热力学中的一个重要原理，它描述了自然界中热量传递的方向性。
它有着深刻的含义，对于我们理解宇宙演化、能源利用以及环境保护等方面都有着重要的指导作用。
下面将从宏观和微观两个层面，分别解释热力学第二定律的深刻含义。
宏观层面上，热力学第二定律告诉我们热量不可能自发地从冷物体传递给热物体。
它提出了熵增原理，即孤立系统的熵（系统的无序程度）总是趋向增加的。
这意味着，自然界中的所有热力学过程都具有不可逆性，热量总是从高温物体流向低温物体，而不会反向传播。
这种不可逆性决定了自然界的演化方向。
例如，太阳照射到地球上，能量通过辐射和传导的方式传递，最终形成高温和低温两个相互作用的系统。
热力学第二定律告诉我们，能量会自发地从太阳流向地球，而不会反过来。
而在微观层面上，热力学第二定律揭示了热量传递方式中的微观粒子行为。
它指出，一个系统中的微观粒子会以一种不可逆的方式进行运动，从而导致热量自发地从高温物体传递到低温物体。
这种微观粒子行为的不可逆性决定了热力学第二定律的成立。
进一步的研究表明，高温物体的微观粒子具有较高的动能，而低温物体的微观粒子则具有较低的动能。
当高温物体与低温物体接触时，微观粒子会发生碰撞，高能量的微观粒子向低能量的微观粒子传递动能，从而导致热量的传递。
这种不可逆的微观粒子行为也是热力学第二定律深刻含义的重要体现。
总结起来，热力学第二定律的深刻含义包括：自然界中热量传递的不可逆性、熵增原理、能量从高温物体向低温物体的自发传递以及微观粒子行为的不可逆性等。
它对于我们认识能量转化和宇宙演化过程具有重要意义。
基于这一原理，我们可以更好地理解和改善能源利用，提高能源利用效率，以及推动可持续发展。
同时，热力学第二定律也提醒我们重视环境保护，避免能量浪费和环境破坏。
只有更好地理解和应用热力学第二定律，才能更好地服务于人类社会的可持续发展。
通过对热力学第二定律的深刻含义的探讨，我们不仅能够更好地理解自然界中的热力学过程，还能够引导我们在能源利用和环境保护方面做出更加明智的决策。
物理学中的热力学第二定律探讨
物理学中的热力学第二定律探讨在物理学的广袤领域中，热力学第二定律无疑是一颗璀璨的明珠。
它不仅深刻地影响着我们对自然界中能量转化和物质变化的理解，还在工程技术、化学、生物学等众多领域有着广泛而重要的应用。
要理解热力学第二定律，首先得从热力学的基本概念说起。
热力学主要研究的是热现象和能量转化的规律。
我们生活中的很多现象，比如热的传递、物体的膨胀与收缩等，都属于热力学的研究范畴。
热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的是克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
想象一下，在一个寒冷的冬天，如果没有外界的干预，比如空调或暖气，房间里的低温空气不会自动地把热量传递给外面更寒冷的空气，让自己变得更冷。
开尔文表述则说：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。
简单来说，就是不存在一种理想的热机，能够把从热源吸收的热量全部转化为有用的功，而不向低温热源排放任何热量。
为什么热力学第二定律如此重要呢？这是因为它揭示了自然界中一个普遍存在且不可逆的趋势。
比如说，一个热的物体和一个冷的物体接触，热的物体总会向冷的物体传递热量，最终两者达到相同的温度。
这个过程是不可逆的，也就是说，它们不会自动地恢复到原来的温度差。
这种不可逆性在我们的日常生活中随处可见，比如摩擦生热，一旦产生了热量，就无法自动地将这些热量再转化为原来的机械能，而不产生任何其他变化。
从微观角度来看，热力学第二定律与系统的无序程度有关。
系统的无序程度通常用熵来表示。
熵是一个热力学概念，用来描述系统的混乱程度或者无序程度。
根据热力学第二定律，在一个孤立系统中，熵总是趋向于增加。
这意味着系统会越来越混乱，而不会自动变得更加有序。
比如，把一堆整齐摆放的书打乱很容易，但要让它们自动恢复到整齐的状态几乎是不可能的。
热力学第二定律对于工程技术也有着重要的指导意义。
在热机的设计中，由于无法实现从单一热源吸取热量并全部转化为有用功，工程师们需要考虑如何提高热机的效率，减少能量的浪费。
热力学第二定律的理解与应用
热力学第二定律的理解与应用在我们探索自然界的奥秘时，热力学第二定律是一个极其重要的概念。
它不仅在物理学中有着举足轻重的地位，还在许多其他领域，如化学、工程学甚至生物学中发挥着关键作用。
让我们先从最基础的层面来理解热力学第二定律。
简单来说，热力学第二定律指出，在一个孤立系统中，热量总是从高温物体流向低温物体，而不会自发地从低温物体流向高温物体。
这个过程是不可逆的，也就是说，如果没有外界的干预，这个过程不会自行逆转。
为了更深入地理解这一定律，我们可以想象一个装满热水的杯子放在室温环境中。
随着时间的推移，热水的温度会逐渐降低，与周围环境达到相同的温度。
但是，你永远不会看到一杯与室温相同温度的水，在没有外界能量输入的情况下，自发地变得更热。
从微观角度来看，热力学第二定律与系统的无序程度或熵的概念密切相关。
熵可以被理解为系统的混乱程度。
在一个孤立系统中，熵总是倾向于增加，或者至少保持不变。
这意味着系统会自然地朝着更加无序、混乱的状态发展。
例如，将一堆整齐摆放的书籍打乱是很容易的，但要让它们自动恢复到原来整齐的状态几乎是不可能的。
同样，气体分子在一个容器中会自由扩散，充满整个容器，而不会自动聚集在一个角落。
那么，热力学第二定律在实际中有哪些应用呢？首先，在能源领域，它对于提高能源利用效率具有重要意义。
我们知道，在将热能转化为机械能的过程中，例如在热机中，总会有一部分能量以废热的形式散失掉。
根据热力学第二定律，不可能将热能完全转化为有用的功，而没有任何损失。
这就促使工程师们不断努力改进热机的设计，以尽量减少能量的损失，提高能源的利用效率。
在制冷和空调系统中，热力学第二定律也是核心原理。
这些系统通过消耗外部能量，将热量从低温区域转移到高温区域，从而实现降温的效果。
如果没有热力学第二定律的指导，我们就无法理解和设计这些有效的冷却设备。
在化学领域，热力学第二定律有助于预测化学反应的方向和限度。
通过计算反应前后的熵变和焓变，可以判断一个反应是否能够自发进行，以及在什么条件下能够达到最大的转化率。
热力学第二定律的理解与应用
热力学第二定律的理解与应用热力学第二定律是热力学基本原理之一，它描述了热能传递的不可逆性以及自然界中的一些普遍现象。
本文将深入探讨热力学第二定律的原理、应用以及它在现实生活中的意义。
一、热力学第二定律的基本原理热力学第二定律是指在孤立系统中，热量不会自发地从低温物体传递给高温物体。
这一定律可以用来解释很多自然现象，比如热流的方向、热机效率等。
根据热力学第二定律，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能反向传递。
这是因为热量传递是以熵的增加为代价的。
熵是一个描述系统混乱程度的量，它与物质的无序程度有关。
系统的熵增加意味着物质更趋向于无序状态，而热量的传递恰恰是增加了系统的熵。
二、热力学第二定律的应用热力学第二定律在工程和科学领域有着广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用：1. 热机效率根据热力学第二定律，热机的效率受到一定的限制。
卡诺热机是满足最高效率的热机，其效率与工作温度之差有关。
利用热力学第二定律，我们可以计算出热机的最大理论效率。
2. 熵增原理熵增原理是热力学第二定律的重要推论之一。
它表明孤立系统的熵总是增加的，从而增加了系统的混乱程度。
这一原理可以应用于许多方面，比如环境保护和能源利用等。
在能源利用方面，通过最大限度地减少系统的熵增，可以提高能量利用效率。
3. 低温物体的制冷原理制冷原理是热力学第二定律的重要应用之一。
根据热力学第二定律，热量不会自发地从低温物体传递给高温物体。
这一原理被应用于制冷技术中，通过对高温物体吸热，从而使低温物体降温，实现循环制冷。
三、热力学第二定律的意义热力学第二定律是自然界存在的一个普遍规律，它对我们的生活和科学研究具有重要意义。
首先，热力学第二定律揭示了自然界的不可逆性和混乱趋势。
它帮助我们理解为什么事物在自然界中总是朝着更加无序的状态发展。
其次，热力学第二定律对于能源利用和环境保护具有指导意义。
通过最大限度地减少系统的熵增，我们可以提高能源利用效率，减少能源浪费。
热力学第二定律及其思考
热力学第二定律及其思考1. 热力学第二定律：从热到冷不能自发发生热力学第二定律是热力学基本定律之一。
它是指任何一个孤立系统正向发生的过程，总是使得系统中的热量流从高温物体流向低温物体，而不会反过来，也就是从热到冷不能自发发生。
这个定律简单地概括了热力学中的不可逆性，表示热能不能自动流动。
2. 熵增原理：不可逆性的本质热力学第二定律是由于热力学中的不可逆性导致的。
这种不可逆性的本质是熵增。
熵是热力学基本量之一，是描述物质状态的一个重要物理量。
熵可以用来描述一个系统中的混乱程度。
熵增原理就是系统的混乱程度总是在增加。
也就是说，一旦一个系统发生了不可逆的过程，它的熵就会增加。
因此，热力学第二定律是通过熵增原理来表达的。
3. 应用：热机效率的限制热力学第二定律的一个重要应用是限制热机效率。
热机是将热能转化为机械能的机器，如蒸汽机、内燃机等。
热机效率就是机器所能转化的热能与输入的热能之比。
根据热力学第二定律，这个比值永远不能达到100%。
因为一旦机器将部分热能转化为机械能，就会产生废热。
废热会让机器中的热量流从高温物体流向低温物体，从而使得转化热能的效率降低。
这就是为什么现代的汽车引擎只能在约30%的效率范围内运行的原因。
4. 热力学第二定律的哲学意义热力学第二定律不仅仅是一个物理学定律，它还有广泛的哲学意义。
它表明了自然界的不可逆性，也表明了时间的箭头指向未来。
这些意义不仅仅对物理学有影响，还对生命哲学、社会科学以及政治哲学等学科产生了深刻的影响。
5. 维持世界的秩序热力学第二定律揭示了混乱与秩序的本质原理。
秩序是一个有组织的状态，而混乱是一个没有组织的状态。
它们之间的转换总是由能量流动和熵增引起的。
因此，我们可以把维持世界的秩序理解为维持热力学第二定律的不可逆性。
无论是自然界还是社会，只有按照这个原理运行，才会保持稳定和有序。
6. 总结热力学第二定律是热力学学科中的重要基本定律之一。
它揭示了热能自动流动的方向，也揭示了不可逆性的本质原理。
热力学第二定律和城市
热力学第二定律和城市
热力学第二定律是热力学的基本原理之一，也被称为熵增原理。
它表述了一个自然系统在孤立状态下的熵（即无序度）总是增加，不会自发减少的原理。
在应用到城市系统中，可以引申为城市发展过程中的不可逆性和趋势。
以下是热力学第二定律与城市之间的一些关联和应用思考：
1.城市熵的增加：根据热力学第二定律，一个孤立的系统总
是趋向于更高的熵。
在城市系统中，熵的增加可以解释为
城市发展过程中的无序度和混乱程度的增加。
例如，城市
人口和交通流量的增加可能导致能源和资源的浪费，垃圾
产生的增加以及环境污染等问题。
2.城市规划和可持续性：热力学第二定律的应用可以促使城
市规划和发展更加注重可持续性。
通过考虑能源效率、资
源利用效率和环境保护等因素，可以减少城市系统中的熵
增。
例如，通过提高能源利用效率、推动清洁能源的使用、优化城市交通体系等，可以减少能源浪费和环境污染。
3.城市的发展路径和可持续发展：热力学第二定律可以影响
城市发展的路径选择。
如果城市的发展过程中只追求经济
增长而忽略资源和环境的限制，那么城市的熵将不可避免
地增加，导致可持续发展面临困境。
因此，在城市规划和
决策中，应综合考虑经济、社会和环境因素，遵循低熵发
展的原则，推动城市可持续发展。
需要注意的是，热力学第二定律是一个物理学理论，将其应用于城市系统是一种类比和引申，其具体应用和解释可能会因特定背景和问题而有所不同。
因此，在研究和应用中，需要结合城市规划、可持续发展等相关领域的理论和方法进行深入研究。
热力学第二定律及其思考
热力学第二定律及其思考热力学第二定律是热力学中的重要定律之一，它对于我们理解能量转化和自然界的行为具有重要意义。
本文将围绕热力学第二定律展开讨论，并思考其背后的原理和应用。
热力学第二定律的核心思想是熵的增加。
熵是一个描述物质状态无序程度的物理量，是热力学中的基本概念之一。
根据热力学第二定律，一个孤立系统的熵不会减少，而是趋于增加，直到达到最大值。
这意味着孤立系统的有序程度不断降低，而混乱度不断增加。
为了更好地理解热力学第二定律，我们可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个封闭的房间，里面有一杯热水和一杯冷水。
根据热力学第二定律，热水会向冷水传热，直到两杯水的温度相等。
这个过程中，热量从高温区域流向低温区域，而不会发生相反的情况。
这是因为热量的传递是一个不可逆过程，会导致系统熵的增加。
热力学第二定律对于我们理解自然界的行为有很大的启示。
例如，它解释了为什么热量无法自动从低温物体转移到高温物体，为什么热机的效率有限，以及为什么自然界趋向于更高的混乱度等等。
这些现象都可以归结为热力学第二定律的基本原理。
除了理论上的意义，热力学第二定律还有很多实际应用。
例如，它对能源利用和环境保护具有重要指导意义。
根据热力学第二定律，能量转化过程中总会有一部分能量以热量的形式散失，而无法完全转化为有用的功。
这就限制了热机的效率，也为我们提供了改进能源利用效率的思路。
热力学第二定律还为环境保护提供了一种理论基础。
由于熵的增加，自然界趋向于更高的混乱度。
因此，环境中的有序结构往往需要外界的能量输入来维持，而这些能量往往以热量的形式散失。
因此，为了保持环境的可持续发展，我们需要尽量减少能量的浪费和热量的排放。
热力学第二定律思考的另一个重要方面是其与时间的关系。
热力学第二定律告诉我们，自然界的过程是具有方向性的，而时间的流动是不可逆的。
这意味着热量无法自发地从低温物体转移到高温物体，有序结构无法自行形成。
这与我们日常生活中对时间流动的经验是一致的。
热力学第二定律和熵增原理
热力学第二定律和熵增原理热力学第二定律是热力学基本原理之一，它与熵增原理密切相关。
本文将探讨热力学第二定律和熵增原理的概念、推导以及应用。
一、热力学第二定律的概念热力学第二定律是指在孤立系统中，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体。
换句话说，热力学第二定律描述了一个自然过程的不可逆性，即熵的增加。
二、熵的概念熵是描述系统无序程度的物理量，也可以理解为能量在转化过程中的损失。
熵增原理是基于熵的概念的，它指出自然界中孤立系统的熵总是趋向于增加。
三、熵增原理的推导熵增原理可以通过玻尔兹曼公式进行推导。
根据玻尔兹曼公式，熵的表达式为S=k lnW，其中S为熵，k为玻尔兹曼常数，W为系统的微观状态数。
通过对热力学系统的分析，可以得到熵的变化量为ΔS=kln(W2/W1)，其中W2为系统最后的微观状态数，W1为系统初始的微观状态数。
考虑到熵是一个状态函数，可以得到熵的增加量ΔS=kln(W2)-k ln(W1)=k ln(W2/W1)，从而推导出了熵增原理。
四、熵增原理的应用熵增原理在热力学中有广泛的应用。
一方面，熵增原理解释了为什么热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，因为这样的传递过程会导致系统熵的减小，与熵增原理相矛盾。
另一方面，熵增原理也解释了自然界中一切过程的不可逆性，以及为什么一些反向过程是不可能实现的。
在工程领域，熵增原理也被广泛应用于能源转化和能量利用的评估。
例如，熵增原理可以用于评估热力学循环的效率，比如汽车发动机、蒸汽轮机等。
通过最大化熵增原理，可以提高热力学循环的效率，从而降低能源消耗和环境污染。
此外，熵增原理还被应用于信息理论中的熵和信息量的概念。
信息的不确定程度可以通过熵的概念来描述，而熵增原理则指出信息的增加总是会伴随着熵的增加。
总结：热力学第二定律和熵增原理是热力学中非常重要的概念，它们揭示了自然界中过程的不可逆性以及熵的增加趋势。
熵增原理不仅在热力学领域有着广泛的应用，还在能源转化、信息理论等领域发挥着重要作用。
热力学第二定律的实际意义
热力学第二定律的实际意义热力学第二定律是物理学中一项重要的基本原理，它描述了自然界中热量的流动方向以及热量转化为其他形式能量的限制。
它具有深远的实际意义，影响着科学技术和社会经济的各个领域。
1. 热力学第二定律的基本原理热力学第二定律的核心思想是热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，热量的自然流动方向是从高温物体传递到低温物体。
这一原理被称为“熵增原理”，它保证了能量在系统内的均衡分布并维持系统的稳定状态。
2. 热力学第二定律在工程中的应用热力学第二定律的实际应用广泛存在于各种工程领域中。
例如，在热机工程中，热力学第二定律规定了热机的效率上限，即卡诺循环效率，它决定了能量转化的可行性和效率。
利用热力学第二定律，工程师可以设计出更加高效和环保的热机设备，提高能源利用效率。
3. 热力学第二定律与自然生态系统热力学第二定律对理解和保护自然生态系统也具有重要作用。
生态系统中能量的自然流动和生物种群的维持运行都受到热力学第二定律的限制。
热力学第二定律的应用使我们能更好地理解生态系统中能量的转化和物种的适应性，有助于生态保护和可持续发展。
4. 热力学第二定律与经济社会发展热力学第二定律的实际意义还体现在经济和社会发展中。
例如，在能源领域，热力学第二定律强调了能源效率的重要性，倡导节能减排，减少资源消耗和环境污染。
在工业生产过程中，合理利用热力学第二定律的原理，优化生产流程和热能利用方式，能够提高生产效率和经济效益。
5. 热力学第二定律与科学探索热力学第二定律的实际意义不仅体现在实际应用中，也对科学探索产生了重要影响。
热力学第二定律的提出推动了科学家对物质世界的深刻认识和对能量转化机制的研究。
它促进了热力学、统计物理学等学科的发展，为科学研究提供了理论基础。
总结起来，热力学第二定律是一项具有重要实际意义的基本原理，它在工程技术、生态环境、经济社会等多个领域发挥着重要作用。
深入理解和应用热力学第二定律，有助于推动科学技术的进步、提高资源利用效率、促进可持续发展。
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仲恺农业工程学院论文题目：热力学的第二定律的认识和思考论文作者：钟家业作者学号：所在院系：机电工程学院专业班级：指导老师：摘要热力学第二定律是热力学的基本定律之一，是指热永远都只能由热处转到冷处(在自然状态下)。
它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
广义生命演化意义上的熵，体现了生命系统衰落的过程。
关键词热力学第二定律,第二类永动机，熵，时间，生活1. 热力学第二定律及发展1.1、热力学第二定律建立的历史过程19世纪初，人们对蒸汽机的理论研究还是非常缺乏的。
热力学第二定律就是在研究如何提高热机效率问题的推动下，逐步被发现的，并用于解决与热现象有关的过程进行方向的问题。
1824年，法国陆军工程师卡诺在他发表的论文“论火的动力”中提出了著名的“卡诺定理”，找到了提高热机效率的根本途径。
从1840年到1847年间，在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下，热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。
1848年，开尔文爵士(威廉·汤姆生)根据卡诺定理，建立了热力学温标(绝对温标)。
这些为热力学第二定律的建立准备了条件。
1850年，克劳修斯从“热动说”出发重新审查了卡诺的工作，考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实，得出了热力学第二定律的初次表述。
后来历经多次简练和修改，逐渐演变为现行物理教科书中公认的“克劳修斯表述”。
与此同时，开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述，后来演变为更精炼的现行物理教科书中公认的“开尔文表述”。
上述对热力学第二定律的两种表述是等价的，由一种表述的正确性完全可以推导出另一种表述的正确性。
他们都是指明了自然界宏观过程的方向性，或不可逆性。
克劳修斯的说法是从热传递方向上说的，即热量只能自发地从高温物体传向低温物体，而不可能从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
利用致冷机就可以把热量从低温物体传向高温物体，但是外界必须做功。
开尔文的说法则是从热功转化方面去说的。
功完全转化为热，即机械能完全转化为内能可以的，在水平地面上运动的木块由于摩擦生热而最终停不来就是一个例子。
但反过来，从单一热源吸取热量完全转化成有用功而不引起其他影响则是不可能的。
[1] 1.2、热力学第二定律的表述1.2.1、热力学第二定律的开尔文表述不可能从单一热源吸取热量, 使之完全变为有用的功而不产生其他影响。
这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。
表述中的“单一热源”是指温度均匀并且恒定不变的热源。
若热源不是单一热源，则工作物质就可以从热源中温度较高的一部分吸热而向热源中温度较低的另一部分放热, 这实际上相当于两个热源。
“其他影响”是指除了单一热源所吸收的热用来作功以外的任何其他变化. 当有其他影响产生时 ,把由单一热源吸来的热量全部用来对外作功是可能的。
开尔文表述还可表达为：第二种永动机是不可能造成的。
所谓第二种永动机就是一种违反开尔文表述的机器,它能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响, 但这种机器不违反能量转化与守恒定律。
如果这种热机能够制成,那么就可以利用空气或海洋作为热源，从它们那里不断吸取热量而做功。
果真如此,令人头痛的能源问题也就解决了,因为海洋的内能几乎是取之不尽的。
1.2.2 热力学第二定律的克劳修斯表述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。
这是按照热传导的方向性表述的。
可以证明, 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等效的。
热力学第二定律是总结概括了大量事实而提出的,由热力学第二定律作出的推论都与实验结果符合，从而证明了这一定律的正确性。
经验告诉我们, 功可以完全转变为热,而热力学第二定律指出,要把热完全变为功而不产生其他影响则是不可能的。
但这一结论由热力学第一定律是得不到的，因为无论功变热或热变功都不违反热力学第一定律。
经验还告诉我们 ,当两个温度不同的物体互相接触时,热量由高温物体向低温物体传递。
但是热力学第二定律的克劳修斯表述指出，热量不可能自发地由低温向高温传递。
而这一结论也是不能从热力学第一定律得到的,因为这个过程也不违反热力学第一定律。
由此看出 ,热力学第二定律是独立于热力学第一定律的新规律 ,是一个能够反映过程进行方向的规律。
热力学第二定律说明物体的内能不能完全地（在不产生其他影响下）转变为功，相反，功却可以完全地转变为物体的内能。
因此，功转化为内能的过程带有单向性，是不可逆的。
在自然界中存在着大量的不可逆现象，例如，热量从高温物体自发地传向低温物体 ,气体自发地向真空膨胀, 两种气体自发混合( 互扩散) 等 . 显然热力学第二定律隐含地指出了其他不可逆过程的单向性。
所以 ,热力学第二定律是所有单向变化过程的一般规律。
下面我们从反面来说明这两种说法的确是等价的：①如果我们否定克劳修斯的说法，认为热量可以自发地从低温物体B传向高温物体A，见图4－1（a）的示意图，设这个热量为Q，我们再设想有一个卡诺热机，从高温热源A吸取热量Q，一部分转化为有用功W，另一部分Q′传给了低温热源B，这样的整个过程中，高温热源A没有发生变化，相当于只从低温热源B吸收了（Q－Q′）的热量而全部转化为有用功，而不产生其他影响，从而开尔文的说法也就被否定了。
②反过来，如果我们否定了开尔文的说法，认为可以从单一热源A吸取热量，全部转化为有用功而不产生其他影响，见图4－1（b）的示意图，设这部分热量为Q1，做的有用功为W1（Q1－W1），我们再设想这部分有用功是带动一个理想的致冷机工作，它从另一个低温热源B处吸收热量Q2，向热源A放出热量Q1′，则满足Q1′=Q2＋W1，而Q1=W1，所以Q1′=Q2＋Q1。
这样，总的效果相当于从低温热源B处吸收了热量Q。
，向高温热源A放出的热量Q1′，在补偿了Q1以后，正好也是Q2，这就等于热量Q。
自发地从低温热源B传向了高温热源地并没有发生其他变化，这就否定了克劳修斯的说法。
1.2.3 热力学第二定律的普遍表述1865年，克劳修斯引进“熵”的概念来反映这种运动变化的过程和方向, 从而可以从数学上严格地表述热力学第二定律。
“熵”一词来源于希腊语 entropia, 原意是转换 ,中文意思是热量被绝对温度除所得的商。
克劳修斯指出,在一个孤立系统（或叫封闭系统）内, 熵的变化总是大于或等于零, 也就是说，孤立系统的运动变化总是要沿着使熵增大的方向进行, 最后的平衡状态则对应于熵的最大可能值。
于是热力学第二定律的最普遍表述为：可以找到这样一个态函数——熵 ,它在可逆过程中的变化等于系统所吸收的热量与热源的绝对温度之比；在不可逆过程中, 这个比值小于熵的变化。
即对于无穷小的过程 ,有（1）结合热力学第一定律得( 2)在( 2) 式中 , 等号对应于可逆过程, 不等号对应于不可逆过程。
这个式子是热力学理论的基本方程。
假设过程是绝热的, 即 dQ=0,则由( 1) 式得到( 3)由此可见, 在绝热过程中, 系统的熵永不减少。
对于可逆绝热过程, 系统的熵不变; 对于不可逆绝热过程,系统的熵总是增加,这个结论叫做熵增加原理。
根据熵增加原理 ,任何自发的不可逆过程 ,只能向熵增加的方向进行，于是熵函数给予了判断不可逆方向的共同准则. 既然从非平衡态到平衡态的过程中，熵总是增加，那么系统越接近平衡态，其熵值就越大，所以熵的数值就表征系统接近稳定平衡态的程度。
1.3、热力学第二定律的适用范围1.3.1 经典热力学第二定律及其适用范围热力学第二定律是十九世纪中叶由W·汤坶孙（开尔文爵士）和克劳修斯在研究卡诺的热机理论和热功转换问题时提出来的。
他们分别提出了自己的表述，并证明了这两种表述是等价的。
后来，普朗克等人还提出了一些表述，同样也进行了等价性证明。
热力学第二定律的这种表述的多样性与物理学的有些定律不一样。
它是以一个实际过程的不可逆性来表述一个普遍的自然规律。
即自然界的一切实际过程自发进行都沿一定的方向（具有单向性）。
或者说一切实际过程都具有不可逆性。
两种经典表述都提到的“不产生其它影响”的条件及前面所说的“自发进行”意眯着：所研究的实际过程是在孤立系中进行的，孤立系中这些过程具有单向性。
克劳修斯经过十多年的努力，终于找到了热力学第二定律的数学表述，这就是著名的熵增原理：孤立系的熵永不减少。
(若Q=0，刚△s≥0 )由于孤立系的熵只能增加，即系统只能沿退化的方向进行。
这与自然界和人类社会的实际演化过程相矛盾。
因而热力学第二定律自然不适用于生命现象和社会现象这样一些不断进化的领域。
克劳修斯等人将热力学第二定律外推到宇宙，得出了“宇宙的熵趋于一个极大值”的命题。
这就是著名的“热寂说”，即全宇宙最终将达到热平衡。
长期以来，人们一直认为字宙是静态的，在时间上无始无终，似乎早该处于热寂了。
而实际情况正好相反。
这自然遭到了当时许多著名的科学家和哲学家的批判。
其中一个重要的论点是：热力学第二定律是在有限的宏现系统中得出的规律，不能外推到无限宇宙。
因而，长期以来都认为热力学第二定律不适用于宇观系统。
这一论点现在还在大多数教科书与文献中出现。
1.3.2 “宇宙膨胀”模型与“热寂”佯谬的消除“热寂说”以及对它的批判，都是建立在当时人们对宇宙的认识基础上的。
对它的批判总使人感到说服力不强。
例如有限条件下得到的结论，就同样有外推成功的先例。
热力学第一定律的外推，得出的宇宙的能量守恒就被认为是正确的。
上世纪二十年代，以美国天文学家哈勃观察到的星系红移现象为基础而建立起来的大爆炸宇宙学使我们认识到，我们所能观察到的宇宙并不是静态的，而是在不断膨胀。
在此基础上，七十年代以后，人们又重新对热寂说进行了考察，发现随着宇宙的膨胀，由于粒子与辐射的温度随膨胀的线度的变化规律不同，即使宇宙最初处于温度均匀的热平衡状态，也会随着膨胀而出现温差，从无序向有序变化，而不会热寂。
另一方面，如果宇宙是静态的，则对每一个静态体系总有一个最大熵。
而对膨胀的宇宙，每一瞬时对可能达到的最大熵也是不断增加的。
只要膨胀得足够快，宇宙实际的熵与最大熵的差异就会越来越大，宇宙离热寂也会越来越远。
而不管宇宙是否是有限的和孤立的。
这样“热寂佯谬”就以这出入意料的方式迎刃而解了。
人们这才发现，“热寂说”的问题是出在人类对宇宙的认识上，而不是出在热力学第二定律的外推上。
这样一来，热力学第二定律不适用于宇观系统的限制也就自然解除了。
1972年霍金证明黑洞过程的不可逆性和贝肯斯坦引入黑洞熵，建立黑洞热力学，正是热力学第二定律在宇观系统成功运用的范例。
1.3.3 微观系统同样存在不可逆性如前所述，我们知道热力学第二定律是研究不可逆这一自然现象的科学规律。
经典热力学研究的是固体、液体、气体等由大量微观独子（原子、分子、离子) 组成的宏观系统的性质及其变化规律的学问。