熱力學三大定律與熵

DYR081二氧化碳P-V-T關系儀
DYR009飽和蒸汽P-T關系實驗儀
DYR131氣體定壓比熱測定儀/理想氣體定律測定儀
DYR005比熱容測量儀/絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比

第1定律：能量是守恒的，可以互相轉化（比如機械能轉化為電能），而不會消失。
第2定律：然能量可以轉化，但是無法100%利用。在轉化過程中，總是有一部分能量會被浪費掉。成公式就是：能量的總和 = 有效能量 + 無效能量；

“有效能量”指的是，可以被利用的能量；”無效能量”指的是，無法再利用的能量，又稱為熵。所以，熵就是系統(tǒng)中的無效能量。

考慮到宇宙的能量總和是一個常量，而每一次能量轉化，必然有一部分”有效能量”變成”無效能量”（即”熵”），因此不難推論，有效能量越來越少，無效能量越來越多。直到有一天，所有的有效能量都變成無效能量，那時將不再有任何能量轉化，這就叫宇宙的”熱寂”（Heat Death）。所以，熱力學第二定律的一個重要推論就是：熵永遠在增加。

永動機：

不消耗能量而能永遠對外做功的機器，它違反了能量守恒定律，故稱為“第1類永動機”。 
在沒有溫度差的情況下，從自然界中的海水或空氣中不斷吸取熱量而使之連續(xù)地轉變?yōu)闄C械能的機器，它違反了熱力學第2定律，故稱為“第二類永動機”
2. 為什么會出現(xiàn)熵？
熱力學第2定律只是定義了”熵”，沒有解釋”熵”的產生原因：為什么總是有一部分能量無法再利用？

1877年，奧地利物理學家玻爾茲曼（Ludwig Boltzmann）對”熵”做出了令人信服的解釋。

他認為，任何粒子的常態(tài)都是隨機運動，也就是”無序運動”，如果讓粒子呈現(xiàn)”有序化”，必須耗費能量。所以，能量可以被看作”有序化”的一種度量。熱力學第2定律實際上是說，當一種形式的”有序化”轉化為另一種形式的”有序化”，必然伴隨產生某種”無序化”。一旦能量以”無序化”的形式存在，就無法再利用了，除非從外界輸入新的能量，讓無序狀態(tài)重新變成有序狀態(tài)。

“熵”就是”無序化”的度量。考慮到”無序化”代表著混亂（實質是隨機運動），可以得到三個重要結論：

結論1：如果沒有外部能量輸入，封閉系統(tǒng)趨向越來越混亂（熵越來越大）。比如，如果房間無人打掃，不可能越來越干凈（有序化），只可能越來越亂（無序化）。

結論2：如果要讓一個系統(tǒng)變得更有序，必須有外部能量的輸入。

結論3：當一個系統(tǒng)（或部分）變得更加有序，必然有另一個系統(tǒng)（或部分）變得更加無序，而且”無序”的增加程度將超過”有序”的增加程度。、

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