克劳修斯表述
热力学术语
克劳修斯表述:不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。它属于热力学第二定律的其中一种常见描述,另一种常见描述是开尔文普朗克表述。
简介
克劳修斯表述:不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。它属于热力学第二定律的其中一种常见描述,另一种常见描述是开尔文-普朗克表述。
理解
不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。
热力学第二定律的两种描述
我们都知道这两种常见表述是等价的,但我们应该清楚热力学第二定律并不是实验定律,它是经验的理论定律。这是它与其他物理定律的不同之处,而且从表述上我们可以明显的发现,热力学第二定律还有一个更大的不同,就是它的叙述是个否定句而不是一般的陈述句,所以要理解好热力学第二定律一定要小心。
要理解好克劳修斯表述,一定要注意‘自发’,它实质上指出了一个事实:热量不能自发的从低温物体传向高温物体。当我们注意到‘自发’,就可以说“热量可以从低温物体传向高温物体。”电冰箱恰好是一个实质性例子,它只是消耗了电能,并非自法进行,因此并不违反热力学第二定律
开尔文表述注意要点
1.单一热源的概念;
2.不产生其它影响的意义,它实际上隐含了做功系统的状态不变,即系统必须经历一个循环过程。所以开尔文表述实质上指出了这样一个事实:热不能自发地完全变为有用功。也就是说要使热量完全转化为功,肯定会发生其他变化;
综上所述,可以完全得出:存在其他变化时,热量可以完全转变为功。以下举出一个容易说明问题的例子----等温膨胀。
在等温膨胀过程,明显过程中气体将从外界(单一热源,即一个恒温热源)吸取的热量全部变为有用功推动活塞工作。这一过程中发生了其它变化,即气体体积、压强的变化。所以热力学第二定律并不限制这样的过程的发生。
两种表述的关系
既然从不同侧面描述的是同一事实, 同一本质, 那么各种描述必然是等效的,仅仅是描述角度不同而已。
违反一种表述必违反另一种表述!!!
证明1:违反开表述导致违反克表述
反证法: 假定违反开表述
热机A从单热源吸热全部作功Q1 = WA
用热机A带动可逆制冷机B取绝对值
违反克表述。
证明2:违反克表述导致违反开表述
反证法: 假定违反克表述
Q2热量无偿从冷源送到热源,假定热机A从热源吸热,对外作功WA,对冷源放热Q2
冷源无变化 ,从热源吸收Q1-Q2全变成功WA。
违反开表述。
参考资料
最新修订时间:2022-05-09 22:47
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概述
简介
理解
热力学第二定律的两种描述
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