高二物理知識(shí)點(diǎn):熱力學(xué)第二定律
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熱力學(xué)第二定律建立的歷史過(guò)程
19世紀(jì)初,巴本、紐可門(mén)等發(fā)明的蒸汽機(jī)經(jīng)過(guò)許多人特別是瓦特的重大改進(jìn),已廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、交通運(yùn)輸,但當(dāng)時(shí)人們對(duì)蒸汽機(jī)的理論研究還是非常缺乏的。熱力學(xué)第二定律就是在研究如何提高熱機(jī)效率問(wèn)題的推動(dòng)下,逐步被發(fā)現(xiàn)的,并用于解決與熱現(xiàn)象有關(guān)的過(guò)程進(jìn)行方向的問(wèn)題。
1824年,法國(guó)陸軍工程師卡諾在他發(fā)表的論文“論火的動(dòng)力”中提出了著名的“卡諾定理”,找到了提高熱機(jī)效率的根本途徑。但卡諾在當(dāng)時(shí)是采用“熱質(zhì)說(shuō)”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)來(lái)研究問(wèn)題的。從1840年到1847年間,在邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人的努力下,熱力學(xué)第*定律以及更普遍的能量守恒定律建立起來(lái)了?!盁釀?dòng)說(shuō)”的正確觀點(diǎn)也普遍為人們所接受。1848年,開(kāi)爾文爵士(威廉·湯姆生)根據(jù)卡諾定理,建立了熱力學(xué)溫標(biāo)(溫標(biāo))。它完全不依賴于任何特殊物質(zhì)的物理特性,從理論上解決了各種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不相一致的缺點(diǎn)。這些為熱力學(xué)第二定律的建立準(zhǔn)備了條件。
1850年,克勞修斯從“熱動(dòng)說(shuō)”出發(fā)重新審查了卡諾的工作,考慮到熱傳導(dǎo)總是自發(fā)地將熱量從高溫物體傳給低溫物體這一事實(shí),得出了熱力學(xué)第二定律的初次表述。后來(lái)歷經(jīng)多次簡(jiǎn)練和修改,逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)行物理教科書(shū)中公認(rèn)的“克勞修斯表述”。與此同時(shí),開(kāi)爾文也獨(dú)立地從卡諾的工作中得出了熱力學(xué)第二定律的另一種表述,后來(lái)演變?yōu)楦珶挼默F(xiàn)行物理教科書(shū)中公認(rèn)的“開(kāi)爾文表述”。
上述對(duì)熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的,由一種表述的正確性完全可以推導(dǎo)出另一種表述的正確性。