热力学第二定律建立的历史过程
热力学第二定律的建立
热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立1850年克劳修斯提出热力学第二定律以后，至20世纪初，一直被作为与热力学第一定律并列的热力学两大基本定律，引起学术界特别是物理学界的极大重视。
这两个基本定律的发现，使热力学在19世纪50年代初时起，被看作近代物理学中的一个新兴的学科，和物理学家们极其热衷的重要领域，得到物理学家和化学家们的关注。
1、热力学第二定律产生的历史背景18世纪末惠更斯和巴本（Dents Papin，1647～1714）实验研究的燃气汽缸，塞维利（Thomas Savery，1650～1715）于1798年制成的“矿工之友”，及纽可门（Newcomen Thomas，1663～1729）于1712年发明的“大气机”等早期的蒸汽机，都是利用两个不同温度的热源（锅炉和水）并使部分热量耗散的方法使蒸汽机作功的，也可以说不自觉地运用热力学第二定律的思想，进行设计的。
瓦特改进纽可门蒸汽机的关键，是以冷凝器取代大气作为第二热源，因而使耗散的热量大大降低。
为了进一步减少热的耗散量和提高热效率与功率，18世纪末和19世纪40年代又先后研制成中低压和高低压二级膨胀式蒸汽机。
热机的整个发展史说明，它的热效率可以不断提高和耗散的热量可以逐渐减少。
但是，热机的热效率至今虽然逐渐有所提高，但耗散的热量永远也不可能消除。
因此，卡诺的可逆循环只可趋近而永远也无法达到。
这就提出了一个十分重要的问题，就是卡诺提出的“在蒸汽机内，动力的产生不是由于热质的实际消耗，而是由热体传到冷体，也就是重新建立了平衡”的论断中，最后的话是不正确的，这不仅因为他相信热质说引起的，而且因为在无数事实中，这种热平衡在一个实际热机中是不可达到的。
事实说明，机械功可以完全转化为热，但在不引起其他变化的条件下，热却不可能完全转化为机械功。
人们设想，如果出现一个制成这样永动机的先例，即一个孤立热力学系统会从低温热源取热而永恒地做功，那么大地和海洋几乎可以作为无尽的低温热源，做功将是取之不尽的。
热力学第二定律
———高等物理律是热力学的基本定律之一，是指在自然状态下，
热永远都只能由热处转到冷处。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。在生活实 践中，热力学第二定律的应用非常广泛，如热能与机械能的传递和转 换、流体扩散与混合、化学反应、燃烧、辐射、溶解、分离、生态等 问题。
的不可逆性
热力学第二定律的表述
两种说法完全等效
违反克劳修斯表述，也就违反了开尔文表述。
热力学第二定律的表述
违反开尔文表述，也就违反了克劳修斯表述。
Q1 = W ,违背开尔文表述
热力学第二定律的表述
熵增加原理表述
孤立系统的熵永不自动减少，熵 在可逆过程中不变，在不可逆过程中 增加。 熵：克劳修斯定义的一个状态量。
减出现的概率要大得多；即使达到热
平衡，熵也会围绕着其最大值出现一 定的涨落，且幅度越大的涨落出现概 率越小。现在已有的一些实验结果， 与玻尔兹曼的叙述基本相符。
玻尔兹曼（1844~1906），奥地利物理学家和哲学家，是热力学 和统计物理学的奠基人之一。
热力学第二定律的质疑
吉布斯悖论
玻尔兹曼关系给出了一个并不外 延的熵的表示方法。这导致产生了一
热力学第二定律的表述
克劳修斯表述
不可能把热量从低温物体传向高 温物体而不引起其它变化。 热量不能自动地从低温物体传到 高温物体。——热传导的不可逆性
热力学第二定律的表述
开尔文表述
不可能制成一种循环动作的热机 ，从单一热源取热，使之完全变为功 而不引起其它变化。 开尔文表述还可以表述成：第二
类永动机不可能实现。——摩擦生热
热力学第二定律的适用范围
第二定律在有限的宏观系统中也要保证如下条件：
热力学的历史演变与基本概念
热力学的历史演变与基本概念热力学是研究能量转换和传递的科学领域，其历史演变与基本概念的发展可以追溯到古代文明时期的蒸汽机和热量实验。
本文将以历史的时间顺序为基础，探讨热力学的演变和形成的基本概念。
1. 古代文明时期的热力学初探古希腊的哲学家和科学家发表了一些关于热的思考和实验。
例如，亚里士多德提出了关于热量和热传导的理论。
古罗马时期的工程师黑奥奇斯发明了一个早期的蒸汽机，用于泵水和控制温度。
2. 热力学的现代基础：卡诺循环和第一定律19世纪初，法国工程师尼古拉·卡诺提出了能量守恒定律的基本概念。
他研究了蒸汽机的工作原理，开创了热力学的研究方向。
卡诺将热量转化为机械能的过程定义为卡诺循环，奠定了热力学第一定律的基础。
3. 熵和热力学第二定律的建立随着热力学的发展，科学家们意识到热量无法完全转化为机械能。
德国物理学家鲁道夫·克劳修斯和克劳修斯·杜埃姆林合作提出了热力学第二定律，也被称为热力学不可逆性定律。
他们引入了熵的概念，熵被认为是系统混乱程度的度量。
热力学第二定律指出自然过程的熵增加，从而限制了能量的转化效率。
4. 统计热力学的建立19世纪末，物理学家们开始运用统计学方法研究热力学系统。
克劳修斯和玻耳兹曼独立地提出了统计热力学的基本原理，将热力学规律与分子运动的统计规律联系起来。
玻尔兹曼提出了熵与微观状态数目的关系，即著名的玻尔兹曼公式，为热力学提供了微观解释。
5. 热力学的应用和拓展随着时间的推移，热力学的基本概念被应用于各个领域，包括化学、物理、能源和环境科学等。
例如，化学反应热力学研究了反应的热效应和平衡条件。
能源工程领域则利用热力学原理来研究能源转换和利用效率。
此外，热力学也在环境科学中发挥着重要作用，帮助我们理解和改善能源利用对环境的影响。
综上所述，热力学的历史演变是一个由古代文明时期的初探，到现代热力学的建立和应用的过程。
从卡诺循环和第一定律的奠定基础，到熵和热力学第二定律的引入，再到统计热力学的发展，热力学的基本概念得到了不断完善和拓展。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化和传递的物理学科，它的发展历史可以追溯到18世纪末。
本文将从热力学的起源开始，详细介绍热力学的发展过程，包括重要的理论和实验成果，以及对现代科学和工程领域的影响。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到热的研究。
18世纪末，人们对于热的本质和热传递的机制提出了许多猜想和理论。
其中最著名的是卡尔·威廉·冯·门德尔斯的“热量守恒定律”和约瑟夫·布莱兹·盖-吕萨克的“热力学第一定律”。
2. 热力学第一定律的提出热力学第一定律是热力学的基本定律之一，它表明能量是守恒的。
热力学第一定律的提出是在19世纪初，由约瑟夫·布莱兹·盖-吕萨克首次提出。
他认为，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
这一定律的提出为后来热力学的发展奠定了基础。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律是热力学的另一个基本定律，它描述了能量转化的方向性。
热力学第二定律的建立是在19世纪中叶，由卡诺、克劳修斯和开尔文等科学家共同提出。
他们发现，自然界中存在一种不可逆的过程，即热量只能从高温物体传递到低温物体，不可能反向传递。
这一定律的建立对于热力学的发展具有重要的意义。
4. 热力学的熵概念熵是热力学中的重要概念，它描述了系统的无序程度。
熵的概念最早由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯提出，他认为熵是衡量系统能量分布的一种指标。
后来，奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼通过统计力学的方法，将熵与微观粒子的运动状态联系起来，为熵的理论奠定了基础。
5. 热力学与工程的应用热力学的发展对于工程领域有着重要的应用价值。
热力学的理论可以用于设计热力系统，如蒸汽发动机、燃气轮机等。
热力学的概念和原理也被应用于能源转换和利用的研究中，如热电材料、太阳能电池等。
热力学的发展为工程技术的进步提供了理论基础。
6. 热力学与现代科学的关系热力学的发展对于现代科学的发展有着深远的影响。
热力学三个定律的形成史
热力学三个定律的形成史热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律，下面是为大家搜集的一篇关于热力学三个定律的形成史探究的，供大家阅读参考。
热力学是热学理论的一个方面。
热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。
热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。
因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。
热力学三定律是热力学的基本理论。
1热力学第一定律1.1热力学第一定律概述能量守恒与转换定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。
自然界中的一切物质都具有能力，能量有各种不同的形式，这种不同形式的能量都可以转移(从一个物体传递到另一个物体)，也可以相互转换(从一种能量形式转变为另一种能量形式)，但在转移和转换过程中，它们的总量保持不变。
这一规律成为能量守恒与转换定律。
能量守恒与转换定律应用在热力学中，或者说应用在伴有热效应的各种过程中，便是热力学第一定律。
热力学第一定律是人类在实践中积累的经验总结，它的发现和建立，打破了人们企图制造一种可以不消耗能量而能连续做功的永动机。
因此，热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是造不出来的[1].其基本公式可以表述为公式(1)，它表明向系统输入的热量Q,等于质量为m的流体流经系统前后焓H的增量、动能v的增量以及系统向外界输出的机械功W之和。
1.2热力学第一定律形成史1.2.1罗伯特·迈尔热力学第一定律与能量守恒定律有着极其密切的关系。
德国物理学家、医生迈尔发现体力和体热来源于食物中所含的化学能，提出如果动物体能的输入同支出是平衡的，所有这些形式的能在量上就必定守恒。
他由此受到启发，去探索热和机械功的关系。
1842年他发表了《论无机性质的力》的论文，表述了物理、化学过程中各种力(能)的转化和守恒的思想。
热力学发展简史
热力学发展简史热力学是研究能量转化与能量流动规律的科学，它涉及到物质的热力学性质、热力学过程以及热力学定律等方面。
本文将为您介绍热力学发展的历史，从热力学的起源开始，逐步展示热力学的发展脉络和重要里程碑。
1. 热力学的起源热力学的起源可以追溯到18世纪，当时科学家开始研究热的性质和能量转化规律。
最早的热力学研究可以追溯到法国科学家尼古拉·卡诺的工作，他提出了热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
这个定律表明能量在系统内的转化不会增加或者减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第一定律的建立热力学第一定律的建立是热力学发展的重要里程碑。
它由卡诺在1824年提出，他的研究主要集中在热机的效率和能量转化方面。
卡诺的研究形成为了热力学第一定律的基础，即能量守恒定律。
这个定律表明，能量既不能被创造也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
3. 热力学第二定律的建立热力学第二定律的建立是热力学发展的又一重要里程碑。
热力学第二定律主要研究热能的转化过程中的能量损失和不可逆性。
在19世纪中叶，热力学第二定律的概念逐渐明确，科学家们开始研究热能的转化效率和能量流动的方向。
热力学第二定律的建立为热力学奠定了坚实的理论基础，也为工程实践提供了重要的指导。
4. 熵的引入与热力学第三定律熵是热力学中一个重要的概念，它描述了系统的无序程度。
熵的引入使得热力学的理论更加完善。
热力学第三定律是指在绝对零度时，熵为零。
热力学第三定律的建立为热力学提供了一个基准点，使得热力学的研究更加系统和准确。
5. 热力学在工程和科学领域的应用热力学在工程和科学领域有着广泛的应用。
在工程领域，热力学的理论为热能转化设备的设计和优化提供了重要的依据。
在科学领域，热力学的理论为研究物质的性质和相变过程提供了重要的工具和方法。
总结：热力学的发展经历了数百年的演变，从热力学第一定律的建立到热力学第二定律和熵的引入，再到热力学第三定律的提出，热力学的理论逐渐完善。
热力学第一定律和第二定律
热力学第一定律和热力学第二定律通过我们对物理及热力学的学习发现了这样的规律：凡是牵涉到热现象的一切过程都有一定的方向性和不可逆性，例如热量总是从高温物体自发地传向低温物体，而从未看到热量自发地从低温物体传向高温物体，例如当我们拥有一杯热水可以通过等待热水向周围空气散热得到一杯凉水，可是当我们需要这杯凉水重新变成热水时，单纯等待散失到周围空气的热量重新回来却不可能。
又如机械能可以通过摩擦无条件地完全地转化为热量，但是热能无法在单一热源下自发地转换为机械能。
这种自然规律虽然有时候不能如我们所愿，但它对我们意义重大。
可以说是人类在地球上赖以生存的基础。
我们却难以设想传热方向未知状态下的混乱。
我们不知道传热的方向，从而会不知道一杯热水放在环境中会变凉还是会继续升温，何时才能变凉，我们把凉水放在炉子上加热却不知道热量是从凉水传向炉子，还是从炉子传向凉水。
我们会得到热水还是更凉的凉水。
从这个意义上说正如交通红绿灯是交通畅通无阻的保证传热方向规律是自然界热领域中的红绿灯。
热不可能自发地不付代价地从低温物体传至高温物体，这就是克劳修斯说的热力学第二定律不可能制造出从单一热源吸热使之全部转化成为功而不留下其他任何变化的热力发动机这就是开尔文说的热力学第二定律总结热力学第二定律的两种说法的自然过程总是使系统趋于平衡能量从高位趋于低位，存在着不平衡的自然界，无时无刻不发生着这种变化——机械运动产生热量高温物体将热量传向低温物体。
高温物体将热量传向低温物体的过程中又可能产生机械运动。
生命过程、化学过程、核反应过程都伴随着热过程的发生，自然界的运动变化中热现象担任着重要的角色。
生活常识告诉我们冬天冷玻璃杯遇开水会破裂，这些都是物质表现出来的各种热湿现象，由于地球不停地运动和变化，经过漫长的地质年代逐渐在地壳内部积累了巨大的能量。
形成了巨大的应力作用，当大地构造应力或热应力使地壳某些脆弱的地带承受不了，时发生错位或断裂以波的形式传到地面就形成了地震研究火山的学者认为；热是各种地质作用的原始驱动力，火山活动是地球内部热的不均匀性的地表，反映海底的地震和火山喷发可能引起海水中形成巨大的海浪并向外传播。
热力学第二定律的历史与演变
热力学第二定律的历史与演变热力学第二定律是热力学基本规律之一，揭示了自然界中能量传递的不可逆过程。
它的提出和发展是数百年来科学家们长期努力和思考的结果。
在本文中，我们将回顾热力学第二定律的历史，并探讨其在科学研究中的演变和应用。
一、热力学第二定律的起源热力学第二定律的起源可以追溯到17世纪。
当时，物理学家们开始探索热量和能量之间的关系。
最初，他们认为热量是一种流体，称之为“火素”。
然而，这个理论无法解释自然界中热量的行为。
直到18世纪，热学开始逐步发展，并逐渐形成了热力学的基本概念。
二、卡诺及热力学第二定律的奠基者在19世纪初，法国工程师卡诺提出了“卡诺循环”概念，为热力学第二定律的确立做出了重要的贡献。
卡诺循环是一种理论上最高效的热力学循环，他通过研究能量转化的过程，提出了“热能不可能自流体自动转化为机械能”的思想，从而揭示了自然界中能量传递的方向性和不可逆性。
三、卡诺热机与熵的引入为了量化热力学第二定律的概念，数学家克劳修斯在19世纪中叶引入了熵的概念。
熵被定义为系统的无序程度或混乱程度。
根据热力学第二定律，熵在不可逆过程中不断增加，而在可逆过程中保持不变。
通过引入熵的概念，科学家们得以 quant化地描述自然界中的能量传递和可逆性。
四、玻尔兹曼与统计热力学的发展19世纪末，奥地利物理学家玻尔兹曼进一步推动了热力学的发展。
他基于分子动理论，提出了“玻尔兹曼熵公式”，通过统计方法解释了熵的增加和不可逆性。
同时，他也为热力学第二定律提供了更加严谨和普遍的解释，使得热力学第二定律得到了更广泛的认同和应用。
五、热力学第二定律的演变与应用热力学第二定律的演变没有止境。
随着科学技术的不断进步，研究者们不断深化对热力学第二定律的理解和应用。
在热力学第二定律的基础上，人们发展出了热力学循环、热机效率、热力学势函数等重要理论和方法。
热力学第二定律的应用也涉及到许多领域，如工程、环境科学、天体物理学等。
六、总结热力学第二定律的历史与演变是科学发展的重要篇章。
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热力学第二定律的建立及意义
09热动二班马欢 0902020229
一、热力学第二定律建立的历史过程
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。
但卡诺在当时是采用“热质说”的错误观点来研究问题的。
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。
“热动说”的正确观点也普遍为人们所接受。
1 848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)。
它完全不依赖于任何特殊物质的物理特性，从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点。
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。
二、热力学第二定律的实质
1.可逆过程与不可逆过程
一个热力学系统，从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态。
若存在另一过程，能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对外界的一切影响)，则原来的过程称为“可逆过程”。
反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则称之为“不可逆过程”。
可逆过程是一种理想化的抽象，严格来讲现实中并不存在(但它在理论上、计算上有着重要意义)。
大量事实告诉我们：与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。
2.对于开氏与克氏的两种表述的分析
克氏表述指出：热传导过程是不可逆的。
开氏表述指出：功变热(确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。
两种表述其实质就是分别挑选了一种典型的不可逆过程，指出它所产生的效果不论用什么方法也不可能使系统完全恢复原状，而不引起其他变化。
3.不可逆过程的几个典型例子
理想气体向真空自由膨胀
两种理想气体的扩散混合
焦耳的热功当量实验。
4.热力学第二定律的实质
对上面所列举的不可逆过程以及自然界中其他不可逆过程，我们完全能够由某一过程的不可逆性证明出另一过程的不可逆性，即自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。
我们可以选取任一个不可逆过程作为表述热力学第二定律的基础。
因此，热力学第二定律就可以有多种不同的表达方式。
三、热力学第二定律的统计意义
热现象是与大量分子无规则热运动相联系的。
热力学第二定律的统计意义是：一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由几率小的状态向几率大的状态进行，由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。
四、热力学第二定律的适用范围
(1)热力学第二定律是宏观规律，对少量分子组成的微观系统是不适用的。
(2)热力学第二定律适用于“绝热系统”或“孤立系统”，对于生命体(开放系统)是不适用的。
早在1851年开尔文在叙述热力学第二定律时，就曾特别指明动物体并不像一架热机一样工作，热力学第二定律只适用于无生命物质。
(3)热力学第二定律是建筑在有限的空间和时间所观察到的现象上，不能被外推应用于整个宇宙。
19世纪后半期，有些科学家错误地把热力学第二定律应用到无限的、开放的宇宙，提出了所谓“热寂说”。
他们声称：将来总有一天，全宇宙都是要达到热平衡，一切变化都将停止，从而宇宙也将死亡。
要使宇宙从平衡状态重新活动起来，只有靠外力的推动才行。
这就会为“上帝创造世界”等唯心主义提供了所谓“科学依据”。