熱力學第二定律熵

1、23 23 熱力學第二定律熱力學第二定律 熵熵熱力學第二定律主要討論熱力學過程熱力學第二定律主要討論熱力學過程自動進行的方向自動進行的方向問題問題 23.123.1自然過程的方向自然過程的方向1. 1. 功熱轉換：功熱轉換：熱熱自動的全部自動的全部轉換為功轉換為功不可能不可能2. 2. 熱傳導：熱傳導：熱量熱量自動自動從低溫物體傳到高溫物體從低溫物體傳到高溫物體不可能不可能3. 3. 氣體的絕熱自由膨脹：氣體的絕熱自由膨脹： 氣體氣體絕熱自由絕熱自由收縮收縮不可能不可能例：例：一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的. . 一、自然過程的方向一、自然

2、過程的方向 二二 可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程 一個過程，如果每一步都可以沿相反的方一個過程，如果每一步都可以沿相反的方向進行而向進行而不引起外界的任何其他變化不引起外界的任何其他變化，該過，該過程為可逆過程。程為可逆過程?？赡孢^程：可逆過程：不可逆過程：不可逆過程：用任何其他方法都不能使系統和外界復原的用任何其他方法都不能使系統和外界復原的過程。過程?？赡孢^程形成的條件：可逆過程形成的條件： 準靜態(tài)，無摩擦。準靜態(tài)，無摩擦。1、一切自發(fā)過程都是不可逆過程。、一切自發(fā)過程都是不可逆過程。2、準靜態(tài)過程、準靜態(tài)過程+無磨擦的過程是可逆過程。無磨擦的過程是可逆過程。 結論：結論：（過程

3、（過程“無限緩慢無限緩慢”）3、一切實際過程都是不可逆過程。因為一切實、一切實際過程都是不可逆過程。因為一切實際過程都有磨擦。際過程都有磨擦?？赡孢^程是理想化的過程?？赡孢^程是理想化的過程。自然現象和社會現象的不可逆性自然現象和社會現象的不可逆性落葉永離，覆水難收，落葉永離，覆水難收，欲死灰復燃，艱乎其難欲死灰復燃，艱乎其難人生易老，返老還童只是幻想人生易老，返老還童只是幻想自然現象，歷史人文，生活萬象多是不可逆的自然現象，歷史人文，生活萬象多是不可逆的23.2 23.2 熱力學第二定律熱力學第二定律 卡諾定理卡諾定理（1 1） 開爾文表述：開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全不可能

4、從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ優(yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響不產生其他影響。（2 2）克勞修斯表述：）克勞修斯表述：熱量不可能熱量不可能自動自動從低溫物體傳到高溫從低溫物體傳到高溫物體。物體。不可逆性的相互依存不可逆性的相互依存各種自然的宏觀過程都是不可逆的，各種自然的宏觀過程都是不可逆的，而且它們的不可逆性又是相互依存的而且它們的不可逆性又是相互依存的. .（下面可以證明）（下面可以證明）一種實際宏觀過程的不可逆性消失了，一種實際宏觀過程的不可逆性消失了，其它實際宏觀過程的不可逆性也消失了其它實際宏觀過程的不可逆性也消失了. .即：即：* *一、熱力學第二定律兩種表述：一、熱力學第二定

5、律兩種表述：熱二律的實質是表明一切自發(fā)過程都是不可逆的。它是說明熱二律的實質是表明一切自發(fā)過程都是不可逆的。它是說明熱力學過程的方向、條件和限制的熱力學過程的方向、條件和限制的。熱力學第二定律有多種表述方式，人們之所以公認開爾文和熱力學第二定律有多種表述方式，人們之所以公認開爾文和克勞修斯表述為標準表述克勞修斯表述為標準表述用否定形式表述和表述的多樣性是熱力學第二定律不同于用否定形式表述和表述的多樣性是熱力學第二定律不同于其他物理定律的特點其他物理定律的特點2、歷史上這兩人最先完整地提出熱力學第二定律、歷史上這兩人最先完整地提出熱力學第二定律1、熱功轉換與熱量傳遞是熱力學的重要事例、熱功轉換與

6、熱量傳遞是熱力學的重要事例二、二、 熱力學第二定律兩種表述的等效性熱力學第二定律兩種表述的等效性Q Q1 1-Q-Q2 2T T1 1Q Q2 2Q Q1 1A=QA=Q1 1-Q-Q2 2Q Q2 2Q Q2 2T T2 2T T1 1Q Q2 2Q Q1 1Q Q1 1+Q+Q2 2A=QA=Q1 1Q Q2 2T T2 2否定克勞修斯表述否定克勞修斯表述必然否定開爾文表述必然否定開爾文表述否定開爾文表述否定開爾文表述必然否定克勞修斯表述必然否定克勞修斯表述例、證明：例、證明： （1 1）一條等溫線與一條絕熱線不可能有兩個交點；）一條等溫線與一條絕熱線不可能有兩個交點；（2 2）兩條絕熱線

7、不可能相交。）兩條絕熱線不可能相交。分析：這類問題一般可以用反證法證明。假定分析：這類問題一般可以用反證法證明。假定一條等溫線與一條絕熱線有兩個交點，則構成一條等溫線與一條絕熱線有兩個交點，則構成一個循環(huán)，分析這個循環(huán)是否符合熱力學第二一個循環(huán)，分析這個循環(huán)是否符合熱力學第二定律，同樣的方法可以證明第二個命題。定律，同樣的方法可以證明第二個命題。解：解： （1 1）如圖所示，設）如圖所示，設acbacb為等溫線，為等溫線，adbadb為絕熱線，它們相為絕熱線，它們相交與交與a a、b b兩點，于是構成一個循環(huán)過程。這個循環(huán)過程可以由兩點，于是構成一個循環(huán)過程。這個循環(huán)過程可以由初態(tài)從等溫過程（

8、熱源）吸收熱量，對外界做功，再通過絕熱初態(tài)從等溫過程（熱源）吸收熱量，對外界做功，再通過絕熱過程又回到初態(tài)。這種單一熱源工作的循環(huán)是違背熱力學第二過程又回到初態(tài)。這種單一熱源工作的循環(huán)是違背熱力學第二定律（開爾文表述）的，因此絕熱線與等溫線不可能有兩個交定律（開爾文表述）的，因此絕熱線與等溫線不可能有兩個交點。點。絕熱線絕熱線等溫線等溫線QA = Q pV bcaVOp絕熱線絕熱線等溫線等溫線假設兩條絕熱線相交于假設兩條絕熱線相交于a a點，如圖所示。另外作一條等溫線點，如圖所示。另外作一條等溫線與兩條絕熱線分別相交于與兩條絕熱線分別相交于b b、c c兩點，從而形成一個循環(huán)兩點，從而形成一個

9、循環(huán)abcaabca，這個循環(huán)也是由單一熱源工作的循環(huán)，顯然違背了熱力學第這個循環(huán)也是由單一熱源工作的循環(huán)，顯然違背了熱力學第二定律（開爾文表述）的，所以兩條絕熱線不可能相交。二定律（開爾文表述）的，所以兩條絕熱線不可能相交。 2）在相同的高低溫）在相同的高低溫熱源之間工作的一切熱源之間工作的一切不可逆熱機的效率，不可逆熱機的效率，不可能高于可逆機。不可能高于可逆機。即：即：211TT 1）在相同高溫熱源（）在相同高溫熱源（T1）和低溫熱源（和低溫熱源（T2） 之間工作之間工作的一切可逆機，不論用什么的一切可逆機，不論用什么工作工作 物質物質 ，其效率都相等。，其效率都相等。即即211TT三、

10、卡諾定理三、卡諾定理(1)(1) 熱源熱源溫度均勻的恒溫熱源溫度均勻的恒溫熱源說明說明(2)(2) 只有兩個熱源只有兩個熱源這樣的可逆熱機必為卡諾熱機這樣的可逆熱機必為卡諾熱機(3)(3) 卡卡諾熱機諾熱機( (卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)) )的效率是一切熱機效率的的效率是一切熱機效率的 最高極限。最高極限。 T1T2A1Q2Q1Q2Q可可逆逆機機E可可逆逆機機E證明：證明：一卡諾理想可逆熱機一卡諾理想可逆熱機E與另一可逆熱機與另一可逆熱機E（不論什么工作物質不論什么工作物質）反證法：反證法：設法調節(jié)使兩熱機作相同的功設法調節(jié)使兩熱機作相同的功A先假設先假設11QAQA即可知可知11QQ 因為因為212

11、1QQQQA所以所以22QQ 對復合機對復合機1122QQQQ22QQ 11QQ 違反克勞修斯說法違反克勞修斯說法不可能不可能讓讓E機和機和E機逆向運行機逆向運行并假設并假設同理可證同理可證不可能不可能結論：結論：T1T2A1Q2Q1Q2Q可可逆逆機機E不不可可逆逆機機E用不可逆熱機用不可逆熱機E代替可逆熱機代替可逆熱機E同樣方法可以證明同樣方法可以證明 不可能不可能但由于但由于E機不可逆，無法在原路線反向運行機不可逆，無法在原路線反向運行所以無法證明所以無法證明 不可能不可能結論：結論： （可逆熱機）（可逆熱機）（不可逆熱機）（不可逆熱機）即不可逆熱機的效率不可能大即不可逆熱機的效率不可能大

12、于可逆熱機的效率于可逆熱機的效率可逆的卡諾熱機效率最高可逆的卡諾熱機效率最高由于不可逆過程中有摩擦：由于不可逆過程中有摩擦： （可逆熱機）（可逆熱機）（不可逆熱機）（不可逆熱機）23.323.3克勞修斯熵（熱力學熵）克勞修斯熵（熱力學熵） 熵增加原理熵增加原理對可逆卡諾循環(huán)對可逆卡諾循環(huán)121211TTQQ均用均用Q表示系統從外界吸熱，表示系統從外界吸熱，所所以以02211TQTQ一一 克勞修斯熵克勞修斯熵 （熱力學熵）（熱力學熵）0)(2211TQTQ1212TTQQ對任一可逆循環(huán)，可以看作由無數個很小的卡諾循環(huán)組成。對任一可逆循環(huán)，可以看作由無數個很小的卡諾循環(huán)組成。則有則有 0TQ則則B

13、ABATQTQ（R1)(R2)只與初末狀態(tài)有關，而與過程無關。只與初末狀態(tài)有關，而與過程無關。引入引入態(tài)函態(tài)函數數SBAABTQSSS圖圖pV0ABR1R2(可逆）可逆）（可逆）（可逆）對于微小可逆過程對于微小可逆過程TQdS對不可逆循環(huán)，由卡諾定理：對不可逆循環(huán)，由卡諾定理：121211TTQQ得得0)(2211TQTQQ為吸熱為吸熱02211TQTQ對任意不可逆循環(huán)對任意不可逆循環(huán) 0TQ 設不可逆循環(huán)設不可逆循環(huán)ABBAR1為不可逆過程為不可逆過程R2為可逆過程為可逆過程則則BAABTQTQ0(R1)(R2)BABATQTQ0(R1)(R2)（不可逆）（不可逆）（可逆）（可逆）（不可逆）

14、（不可逆）（可逆）（可逆）所以所以BAABBAdSTQSSTQTQ(R1）(R2)（不可逆）（不可逆）（可逆）（可逆）（不可逆）（不可逆）總之，總之， 0TQBAABTQSS及及TQdS等號適用于可逆過程等號適用于可逆過程不等號適用于不可逆過程不等號適用于不可逆過程克勞修斯不等式克勞修斯不等式pV0ABR1R2(不可逆）不可逆）（可逆）（可逆）結論：結論：TQdS（任意系統可逆過程）（任意系統可逆過程）BAABTQSSS對于孤立系統、可逆過程：對于孤立系統、可逆過程：0S對于孤立系統、一切過程：對于孤立系統、一切過程：0S對于孤立系統、自發(fā)過程：對于孤立系統、自發(fā)過程：0S任意系統、可逆過程：

15、任意系統、可逆過程：QTdSAdEQ由熱力學第一定律由熱力學第一定律AdETdS熱力學基本方程熱力學基本方程熵增加原理熵增加原理pdVdETdS二二 熵增加原理熵增加原理對于孤立系統、自發(fā)過程對于孤立系統、自發(fā)過程0S熱力學第二定律熱力學第二定律數學表達式數學表達式孤立系自發(fā)過程的方向總是沿著熵增加的方向進行孤立系自發(fā)過程的方向總是沿著熵增加的方向進行. .利用態(tài)函數熵的變化，可以判斷自發(fā)過程的方向。利用態(tài)函數熵的變化，可以判斷自發(fā)過程的方向。自然界中一切宏觀自發(fā)過程都是不可逆的，因而自然界中一切宏觀自發(fā)過程都是不可逆的，因而 S SB B-S-SA A00S SB BSSA A 即即 末態(tài)熵

16、大，說明過程向熵大方向自動進行。末態(tài)熵大，說明過程向熵大方向自動進行。三、三、 熵變計算熵變計算克勞修斯熵克勞修斯熵(熱力學熵熱力學熵)只適用于只適用于平衡態(tài)平衡態(tài)熵變計算一般采用克勞修斯熵熵變計算一般采用克勞修斯熵(熱力學熵熱力學熵)BAABTQSSS（注意：只適用于（注意：只適用于可逆可逆過程）過程）計算不可逆過程初末兩態(tài)的熵差的方法計算不可逆過程初末兩態(tài)的熵差的方法A、設計一個連接同樣始末態(tài)的、設計一個連接同樣始末態(tài)的任意可逆過程任意可逆過程計算計算B、利用狀態(tài)參量，帶入熵的表達式中計算。、利用狀態(tài)參量，帶入熵的表達式中計算。強調：僅對可逆過程，強調：僅對可逆過程， 積分才與路徑無關。積

17、分才與路徑無關。可逆過程和不可逆過程所引起的系統狀態(tài)變化一樣，但外可逆過程和不可逆過程所引起的系統狀態(tài)變化一樣，但外界的變化是不同的界的變化是不同的BAdQSTp0V0V0例：例：氣體絕熱自由膨脹氣體絕熱自由膨脹設計一個可逆過程設計一個可逆過程等溫膨脹等溫膨脹2112TQSSS等溫膨脹等溫膨脹內能不變內能不變對外做功對外做功吸熱吸熱 Q00TQp0V0V0兩過程兩過程初末狀初末狀態(tài)相同態(tài)相同12SS 002lnVVRTQS例：例：（絕熱不做功內能（絕熱不做功內能不變溫度不變）不變溫度不變）熱傳導熱傳導(孤立系統）孤立系統）ABQQBATT AATQdSBBTQdS孤立系統總熵變孤立系統總熵變)

18、11(ABBATTQdSdSdS0例（例（1） 等溫膨脹與等溫壓縮過程中的熵變：等溫膨脹與等溫壓縮過程中的熵變：122112lnVVRMTQSSS等溫膨脹時：等溫膨脹時：S 0 ，工作物質的熵是增加的；，工作物質的熵是增加的；等溫壓縮時：等溫壓縮時： S T1時，時， 等體吸熱過程中工作物質的熵是增加的；等體吸熱過程中工作物質的熵是增加的；當當2 T1 ,S 0 , 熵增加；熵增加；等壓壓縮，等壓壓縮， T2 T1 ,S 0 , 熵減少；熵減少；（4） 絕熱過程中的熵變絕熱過程中的熵變由于由于 Q =0 , 故故 0TQdS說明絕熱過程的熵守恒。說明絕熱過程的熵守恒。 例例 1 mol 理想氣

19、體經歷了體積從理想氣體經歷了體積從 V1 V2 的可逆等溫膨的可逆等溫膨脹脹,V2 = 2V1 ，求，求 （1） 氣體的熵變；氣體的熵變； （2） 整個系統總的整個系統總的熵變；（熵變；（3）如果同樣的膨脹是自由膨脹，結果又如何？）如果同樣的膨脹是自由膨脹，結果又如何？解：解： （1）可逆等溫膨脹氣體熵的增量為）可逆等溫膨脹氣體熵的增量為2ln1121RVRdVTpdVTQSVV（2) 可逆過程，環(huán)境熵的增加為可逆過程，環(huán)境熵的增加為2ln12RSS整個系統熵的增量整個系統熵的增量021SSS（3）自由膨脹氣體熵的增量仍為）自由膨脹氣體熵的增量仍為2ln1RS 環(huán)境熵的增量環(huán)境熵的增量02S整

20、個系統熵的增量整個系統熵的增量2ln21RSSS例例.已知已知: 一絕熱容器如圖一絕熱容器如圖,A,B內各有內各有1mol 理想氣體理想氣體He，O2：0300,600,1.ABABTK TK PPPatm求求:(1)整個系統達到平衡時的溫度整個系統達到平衡時的溫度T,壓強壓強P (2)He,O2各自的熵變各自的熵變.ABHeO2300K600K無摩擦無摩擦可動導熱板可動導熱板絕熱絕熱這是有限大溫差傳熱,非準靜態(tài)過程;并且A(或B)非等溫,非絕熱,非等容,非等壓.(1) 求平衡時的溫度T,壓強P：溫度是溫度是450K嗎？嗎？“整體法”：（熱一律 普遍適用）0 BAEE00, 0 EAQ 再利用

21、 理想氣體內能公式 02523 BATTRTTR可得KT488 利用理想氣體狀態(tài)方程 VPTTRPRTPRTVVBABBAABA20 初始：各自最終體積相等嗎？(2) 求He,O2各自的熵變.,0lnln324881.088.31 ln8.31 ln9.4523001P mAAATPSCRTPJK.08. 12200atmTTTPPTTRRTVRTPRTPVBABA 最后：對He 或 O2 KJPPRTTCSBBmPB68. 6108. 1ln31. 8600488ln31. 8225lnln0, 整個系統的熵變: 077. 268. 645. 9 KJSSSBA這是有限大溫差的傳熱過程這是有

22、限大溫差的傳熱過程,是不可逆的是不可逆的,當然熵是增加的當然熵是增加的. A AB Ba b c da b c da b ca b cd da b da b dc ca c da c db bb c db c da aa b a b c dc da ca cb db db cb ca da da b a b c dc da ca cb cb cb db da da da b ca b ca b da b da c da c db c db c dd dc cb ba aa b c da b c d1 14 46 64 41 1（中間隔板打開）（中間隔板打開）A AB B各宏觀態(tài)中各宏觀態(tài)中平衡

23、態(tài)平衡態(tài)出現的出現的概率最大概率最大例：氣體的絕熱自由膨脹（位置分布）例：氣體的絕熱自由膨脹（位置分布）（其微觀狀態(tài)數最多）（其微觀狀態(tài)數最多）可能出現多種可能出現多種宏觀狀態(tài)宏觀狀態(tài)23.4.1 宏觀狀態(tài)與微觀狀態(tài)宏觀狀態(tài)與微觀狀態(tài)每個宏觀狀態(tài)對應一組微觀狀態(tài)數每個宏觀狀態(tài)對應一組微觀狀態(tài)數23.4 熱力學概率23.4.2熱力學概率熱力學概率：任一宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數任一宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數2、對于孤立系，在一定條件下的、對于孤立系，在一定條件下的平衡態(tài)（粒子均勻分布）的平衡態(tài)（粒子均勻分布）的熱力學概率熱力學概率最大最大. .氣體的自由膨脹過程是由非氣體的自由膨脹過程是由非平衡

24、態(tài)向平衡態(tài)轉化的過程，平衡態(tài)向平衡態(tài)轉化的過程，是由是由小的宏觀狀態(tài)向小的宏觀狀態(tài)向大的宏觀狀態(tài)大的宏觀狀態(tài)轉化的過程轉化的過程. .3、對于孤立系，、對于孤立系，不是不是最大值就是非平衡態(tài)最大值就是非平衡態(tài). .系統將隨時間系統將隨時間的延續(xù)向的延續(xù)向增大的方向過渡，即平衡態(tài)過渡增大的方向過渡，即平衡態(tài)過渡例：例：1、宏觀狀態(tài)不同對應的微觀態(tài)數不同、宏觀狀態(tài)不同對應的微觀態(tài)數不同.4 4、熱力學概率熱力學概率是分子運動無序性的一種量度。是分子運動無序性的一種量度。 小小大大熱力學第二定律的微觀意義：熱力學第二定律的微觀意義：自發(fā)自發(fā)過程總是向過程總是向微觀狀態(tài)數大微觀狀態(tài)數大的方向進行的方向

25、進行23.5 玻耳茲曼熵玻耳茲曼熵 “自然界的一切自然界的一切過程都是向著微過程都是向著微觀狀態(tài)數大的方觀狀態(tài)數大的方向進行的向進行的”1877年，玻耳茲曼年，玻耳茲曼玻耳茲曼熵（統計熵）玻耳茲曼熵（統計熵）:S一、熵的定義一、熵的定義定義：某系統宏觀狀態(tài)的熵定義：某系統宏觀狀態(tài)的熵lnkS其中：其中：k玻爾茲曼常數玻爾茲曼常數系統此時的微觀狀態(tài)數系統此時的微觀狀態(tài)數 熱力學概率熱力學概率：任一宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數任一宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數說明：說明：1、對應是微觀狀態(tài)數，是狀態(tài)量、對應是微觀狀態(tài)數，是狀態(tài)量lnSk2、熵是熱力學系統（無序度）混亂程度大小的量度、熵是熱力學系統（無序

26、度）混亂程度大小的量度一個系統的兩個子系統的熱力學概率分別為一個系統的兩個子系統的熱力學概率分別為1和和2熵分別為熵分別為S1和和S2則大系統的則大系統的12 12lnlnSkk 1212lnlnkkSS 3、熵相加性、熵相加性221211lnlnlnSSSkkk 對一個孤立系統發(fā)生的過程總是從微觀狀態(tài)數對一個孤立系統發(fā)生的過程總是從微觀狀態(tài)數小的狀態(tài)變化到大的狀態(tài)。小的狀態(tài)變化到大的狀態(tài)。 21SS2211ln0SSSk熵增加原理：在一個孤立熵增加原理：在一個孤立系統可能發(fā)生的過程是系統可能發(fā)生的過程是熵增加或保持不變的過程。熵增加或保持不變的過程。0ln12kS當系統由狀態(tài)當系統由狀態(tài)1變

27、化到狀態(tài)變化到狀態(tài)2時熵增量時熵增量二、熵增加原理二、熵增加原理熱力學第二定律的熱力學第二定律的一種表述方式一種表述方式指出幾點：指出幾點：1、熵增加原理只適用于孤立系統。對非孤立系統熵、熵增加原理只適用于孤立系統。對非孤立系統熵可增加也可減少?？稍黾右部蓽p少。 如，一杯水，它不斷被外界吸收熱量，變成冰，如，一杯水，它不斷被外界吸收熱量，變成冰，它的熵就減少了。它的熵就減少了。2、熵增加原理是一個統計規(guī)律，系統熵減少的過程不、熵增加原理是一個統計規(guī)律，系統熵減少的過程不是不能發(fā)生，而是概率太小，以至于在實際中不出現是不能發(fā)生，而是概率太小，以至于在實際中不出現孤立系統內的自然過程孤立系統內的自

28、然過程0S 孤立系統內的可逆過程孤立系統內的可逆過程0S 3 3、熱熱力學第二定力學第二定律是統計規(guī)律律是統計規(guī)律（與熱與熱力學第一定力學第一定律律不同不同） 熱力學第二定律說道：在孤立熱力學系統中，系統的熵永不減少。熵是用來表征系統混亂程度的物理量，因此這條定律實際上是在說，孤立系統的混亂程度永遠是在增加的。直到達到熱平衡，系統的熵達到了極大值，系統狀態(tài)將不再改變，歸于沉寂?！奥淙~永離，覆水難收；欲死灰之復燃，艱乎其力；愿破鏡之重圓，冀也無端；人生易老，返老還童只是幻想；生米煮成熟飯，無可挽回?！?無數自然現象，無不印證著熵增原理的正確性。 然而，生命現象卻似乎是個例外。生命是一種總是維持低

29、熵的奇跡。一個生命，在它活著的時候，總是保持著一種高度有序的狀態(tài)，各個器官各個細胞的運作井井有條。 實際上生命系統是一個開放系統，其熵變可以分為兩部分，熵產生與熵交換。熵產生是由于系統中不可逆過程引起的，總為正值；熵交換是系統與環(huán)境之間由于物質和能量的交換而引起的，可為正、為負或為零。兩者之和決定了系統的總熵變。 1944年著名科學家薛定諤在其名著生命是什么中提出系統避免趨于最大熵值的唯一辦法是從環(huán)境中吸取負熵，生命是倚賴負熵而生的。實際上自然界并沒有負熵的物質。熵是物質的一種屬性，可將物質區(qū)分為高熵和低熵物質。生命的基本特征是新陳代謝，從熵的角度看新陳代謝實際上是生命體汲取低熵、排出高熵物質

30、的過程。 動物體攝取的多糖、蛋白其分子結構的排列是非常有規(guī)則的，是嚴格有序的低熵物質，而其排泄物（二氧化碳、尿、汗等）卻是相對無序，這樣就引進了負熵流。植物在生長發(fā)育的過程中離不開陽光，光不僅是一種能量形式，比起熱是更有序的能量，也是一負熵流。當系統的總熵變小于零時，生命處在生長、發(fā)育的階段，向著更加高級有序的結構邁進。當總熵變?yōu)榱銜r，生命體將維持在一個穩(wěn)定、成熟的狀態(tài)，而總熵變大于零的標志則是疾病、衰老。疾病可以看作是生命體短期和局部的熵增加，從而引起正常生理功能的失調和無序，治療則是通過各種外部力量（藥物、手術、飲食、保健等）干預機體，促進吸納低熵、排出高熵。 關于可逆過程與不可逆過程的討

31、論：關于可逆過程與不可逆過程的討論： 指出下列說法的對錯指出下列說法的對錯, ,并說明理由并說明理由: : (1) (1)可逆的熱力學過程一定是準靜態(tài)過程可逆的熱力學過程一定是準靜態(tài)過程. . (2) (2)準靜態(tài)過程一定是可逆的準靜態(tài)過程一定是可逆的. . (3) (3)不可逆過程就是不能向反方向進行的過程不可逆過程就是不能向反方向進行的過程. . (4) (4) 凡是有摩擦的過程一定是不可逆的凡是有摩擦的過程一定是不可逆的. . (5) (5)一切自發(fā)的過程都是不可逆的一切自發(fā)的過程都是不可逆的. . (6) (6)不可逆過程是系統不能恢復到初狀態(tài)的過程不可逆過程是系統不能恢復到初狀態(tài)的過

32、程. . (7) (7)不可逆過程是外界有變化的過程不可逆過程是外界有變化的過程. .(8)(8)不可逆過程一定找不到另一過程使系統和外界同時復原不可逆過程一定找不到另一過程使系統和外界同時復原. . (9) (9)一切與熱現象有關的實際過程是不可逆的一切與熱現象有關的實際過程是不可逆的. .錯！對！錯！對！對！錯！錯！對！對！關于熱力學第二定律的討論：關于熱力學第二定律的討論： 指出下列說法的對錯指出下列說法的對錯, ,并說明理由并說明理由: : (1) (1)熱量不能從低溫物體向高溫物體傳遞熱量不能從低溫物體向高溫物體傳遞. . (2) (2)一切熱機的效率都只能小于一切熱機的效率都只能小于1.1. (3) (3)功可以完全變?yōu)闊崃抗梢酝耆優(yōu)闊崃? ,而熱量不能完全變?yōu)楣Χ鵁崃坎荒芡耆優(yōu)楣? . (4) (4)熱量從高溫物體向低溫物體傳遞是不可逆的熱量從高溫物體向低溫物體傳遞是不可逆的. . (7) (7)有規(guī)則運動的能量能夠變?yōu)闊o規(guī)則運動的能量有規(guī)則運動