热力学第二定律的各个面相(一)？ 初学物理化学的学子，对于热力学第二定律的主要内容：熵(entropy)，往往不容易掌握，也经常造成误解，尤其不同教科书在介绍第二定律时有多种不同的说法，例如凯文-普朗克的说法(Kelvin-Planck statement)、克劳修斯的说法(Clausius statement)及熵的说法(entropy statement)等，使学子无所适从，沦为瞎子摸象，各执一词。 其实这些说法都是同一件事理的不同表徵，彼此是一体的数个面相，本文捨弃较繁琐严谨的论证，改以简易的图解方式说明，这些对第二定律的不同说法只是以不同的文字说明相同的道理，彼此具有等价性(equivalence)。 一、热力学第二定律的三种不同说法 热力学第二定律有各种不同的说法，其中最常被提及的有下列三种： (一) 凯文-普朗克的说法 没有任何一个循环能够只从一个热贮吸热并且作功，即将热贮所吸收的热量完全转变为功是不可能的。一般正常的热机(heat engine)，必须在热贮(hot reservoir)和冷贮间运作，从热贮中吸收热量 图一 热力学第二定律的克劳修斯说法和凯文-普朗克说法等价的证明示意图。如果能製造出不需作功便能将热由冷贮传至热贮的热泵，便能製出将热全转换成功的热机。 此时将一正常的热机和热泵连动装在相同的冷、热贮之间，其于热贮中吸热 ，对外做功 ，并向冷贮排放热量 ，其装置如图一左半部。若将图一中的虚线框框当成一个大的热机，则整个循环中冷贮的热量没有改变，其净效果等于热机直接在热贮中吸取 ?的热量并完全转换成功 ，此叙述即违反凯文-普朗克的说法。 连结：热力学第二定律的各个面相(二) 参考文献 Levine, I. N. (2009), Physical Chemistry (6th ed.). p93~96, McGRAW-HILL Book Company. Atkins, P. W. (1994), Physical Chemistry (5th ed.). p127~138, Oxford University Press, Oxford. 5.1 Concept and Statements of the Second Law (Why do we need a second law?) -- MIT. http://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node37.html MAE 431: ENERGY SYSTEM -- State University of New York at Buffalo, http://www.eng.buffalo.edu/~llee3/Projects/LengFengLee_MAE431ResearchPaper.pdf 查看更多
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