热力学第二定律

热力学第二定律指出，任何自发发生的过程都会增加宇宙的熵 (S)。换句话说，它说孤立系统的熵永远不会随时间减少。热力学第二定律也被称为熵增加定律。

尽管热力学第一定律讲述了能量转移的量和守恒，但它未能提供关于能量流动方向或能量转移的任何见解。热力学第二定律也对热传递的方向和热机的效率提出了疑问。

然而，当一个系统处于热力学平衡或发生可逆过程时，系统及其周围环境的总熵保持不变。

根据热和功的概念，热力学第二定律可以有如下定义；

热能不能以 100% 的效率转换为机械能，或者说不能在不浪费一定量能量的情况下转换。 例如，在引擎中，气体被加热，这会增加其压力，增加的压力会驱动活塞。 然而，总有一些热量没有用于驱动活塞，或者有一些热量被浪费，或者它必须被浪费。 在引擎中，这种浪费的热量被转移到散热器。 同样，在汽车引擎中，未使用的热量以燃料和空气混合物的形式排放到空气中。 摩擦产生的热量也保持未使用状态并从系统中移除。

所以，热力学第二定律说的是什么是不可能的，它并没有说什么是可能的。 例如，根据该定律，机器的效率永远不能为 1 或 100%。 我们可以说，从热源中取出的所有热量都转化为功而不浪费热量是不可能的。 未使用的热量被发送到散热器。 它也说，如果没有使用泵，我们就无法将热量从散热器送回热源。 以下科学家的说法也支持这一法律。

克劳修斯声明

热量独立地从热体流向冷体，但如果没有外部功，它不能流回或从冷体流向热体。

开尔文-普朗克声明

不可能构造一台可以将所有热能转化为功而不浪费或释放一些热量到周围环境的引擎或机器。

热力学第二定律与熵的关系

根据该定律，宇宙的熵在不断增加。

什么是熵？

一个系统的熵是指一个系统的无序或混乱程度。 熵的概念是由德国物理学家鲁道夫·克劳修斯在 1850 年提出的。

熵的性质

它是一个热力学状态函数，因为它取决于系统的状态，而不是实现最终状态所遵循的路径。 它通常用 S 表示。 熵的 SI 单位是 J/Kmol，CGS 单位是 cal/Kmol。

根据热力学第二定律，任何自发发生的过程总是会导致宇宙的熵 (S) 增加。 例如，一杯热茶的热量传递到周围的冷环境中是一个自发的过程，它增加了周围环境的熵。 热杯损失的热量增加了周围环境的温度，因此周围环境中的粒子会移动得更快，并会导致更无序的排列或熵。

所有在没有使用能量的情况下自发发生的自然过程都是不可逆的。 例如，热量不会从冷体流向热体； 在室温下的一杯热咖啡会向周围环境散失热量，周围环境向杯子的热量传递不会发生。

热力学第二定律的应用

这条定律说热量从高温流向低温。 所有热机的工作都基于这一原理。 遵循这条定律也开发了各种先进的现代车辆。

空调和冰箱、冰柜的工作也基于这条定律。 根据这条定律，在不使用能量的情况下，热量不能从冷体传递到热体。 因此，制冷涉及在外界功的帮助下，从低温下的物质中传递或去除热量。

因此，在这些设备中，电力被用来促进热量从冷储热器转移到热储热器，因此我们能够降低冰箱中食物的温度，并通过空调降低炎热天气的室温。