卡諾循環(huán)的原理

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1、卡諾循環(huán)的定義、工作原理、創(chuàng)建背景、意義 1 卡諾循環(huán)的定義、工作原理、創(chuàng)建背景、意義 卡諾循環(huán) 科技名詞定義 中文名稱：卡諾循環(huán) 英文名稱：Carnot cycle 定義：由兩個(gè)可逆的等溫過程和兩個(gè)可逆的絕熱過程所組成的理想循環(huán)。 百科名片 卡譴循環(huán) 卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán)(Carnot cycle)是由法國(guó)工程師尼古拉 萊昂納爾 薩迪 卡諾于1824年提出的， 以分析熱機(jī)的工作過程，卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟： 等溫膨脹， 絕熱膨脹，等溫壓縮，絕熱 壓縮。即理想氣體從狀態(tài) 1 (P !,V !,T !)等溫膨脹到狀態(tài)2 (P 2,V 2,T 2),再從狀

2、態(tài) 2絕熱膨脹到狀態(tài)3 (P 3,V 3,T 3),此后，從狀態(tài)3等溫壓縮到狀態(tài)4 (P 4,V 4,T 4), 最后從狀態(tài)4絕熱壓縮回到狀態(tài) 1。這種由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程所構(gòu)成的循環(huán)成為 卡諾循環(huán)。 簡(jiǎn)介 卡諾循環(huán)包括四個(gè)步驟：等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮 等溫膨脹，在這個(gè)過程中系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量； 絕熱膨脹，在這個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功； 等溫壓縮，在這個(gè)過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量； 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài)，在這個(gè)過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作負(fù)功。 卡諾循環(huán)可以想象為是工作與兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過程，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門 低溫?zé)嵩吹臏囟葹門 2。這一概念是1824

3、年N.L.S.卡諾在對(duì)熱機(jī)的最大可能效 率問題作理 論研究時(shí)提出的?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量， 沒有散熱、漏氣、摩擦等 損耗。為使過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程， 工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程， 同 樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過程。 因限制只與兩熱源交換熱量， 脫離熱源后只能是絕 熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做 卡諾熱機(jī)［1］。 原理 卡諾循環(huán)的效率 通過熱力學(xué)相關(guān)定理我們可以得出，卡諾循環(huán)的效率 n c 1-T2/t i,由此可以看出, 卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán)的效率只與兩個(gè)熱源的熱力學(xué)溫度有關(guān)，如果高溫?zé)嵩吹臏囟萒 i愈高，低溫?zé)嵩? 的溫度T

4、2愈低，則卡諾循環(huán)的效率愈高。 因?yàn)椴荒塬@得T i^m的高溫?zé)嵩椿騎 2=0K(-273C) 的低溫?zé)嵩?，所以，卡諾循環(huán)的效率必定小于 1。 任何工作物質(zhì)作卡諾循環(huán)，其效率都一致 可以證明，以任何工作物質(zhì)作卡諾循環(huán)， 其效率都一致；還可以證明，所有實(shí)際循環(huán)的 效率都低于同樣條件下卡諾循環(huán)的效率， 也就是說，如果高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟却_定之 后，卡諾循環(huán)的效率是在它們之間工作的一切熱機(jī)的最高效率界限。 因此，提高熱機(jī)的效率， 應(yīng)努力提高高溫?zé)嵩吹臏囟群徒档偷蜏責(zé)嵩吹臏囟龋?低溫?zé)嵩赐ǔＪ侵車h(huán)境，降低環(huán)境的 溫度難度大、成本高，是不足取的辦法。 現(xiàn)代熱電廠盡量提高水蒸氣的溫度，使用

5、過熱蒸汽 推動(dòng)汽輪機(jī)，正是基于這個(gè)道理。 提高熱機(jī)效率的方向 卡諾定理闡明了熱機(jī)效率的限制，指出了提高熱機(jī)效率的方向(提高 Ti，降低T3,減 少散熱、漏氣、摩擦等不可逆損耗， 使循環(huán)盡量接近卡諾循環(huán))。成為熱機(jī)研究的理論依據(jù)、 熱機(jī)效率的限制。實(shí)際熱力學(xué)過程的不可逆性及其間聯(lián)系的研究， 導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律的建 立。在卡諾定理基礎(chǔ)上建立的與測(cè)溫物質(zhì)及測(cè)溫屬性無關(guān)的絕對(duì)熱力學(xué)溫標(biāo)， 使溫度測(cè)量建 立在客觀的基礎(chǔ)之上。此外，應(yīng)用卡諾循環(huán)和卡諾定理， 還可以研究表面張力、飽和蒸氣壓 與溫度的關(guān)系及可逆電池的電動(dòng)勢(shì)等。 還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，卡諾這種撇開具體裝置和具體工作物質(zhì)的 抽象而普遍的理

6、論研究，已經(jīng)貫穿在整個(gè)熱力學(xué)的研究之中。 TL W * 2 * …丁 T — mm 1J r y 1/ Tn J J 4 圖L2有傳熱溫差的制冷循環(huán) 卡諾循環(huán) 正文 由兩個(gè)定溫過程和兩個(gè)絕熱過程（見熱力過程）所組成的可逆的熱力循環(huán)。卡諾循環(huán)是 19世紀(jì)法國(guó)工程師 S?卡諾提出的，因而得名。卡諾循環(huán)分正、逆兩種。在壓 -容（p-V）圖和溫 -熵（T-S）圖中（見圖），a-b-c-d- a為正卡諾循環(huán)，a -b為可逆定溫吸熱過程，工質(zhì)在溫度 Ti 下從相同溫度的高溫?zé)嵩次霟崃?Qi； b-c為可逆絕熱過程，工質(zhì)溫度自Ti降為T2

7、; c-d為 可逆定溫放熱過程，工質(zhì)在溫度 T2下向相同溫度的低溫?zé)嵩磁欧艧崃?Q2; d- a為可逆絕熱 過程，工質(zhì)溫度自T2升高到Ti,完成一個(gè)可逆循環(huán)，對(duì)外作出凈功 W。逆卡諾循環(huán)與上述正 向循環(huán)反向，沿a-d-c-b- a方向，因而Q?是工質(zhì)從低溫?zé)嵩次氲臒崃?（通稱制冷量）,Qi是工質(zhì) 排放給高溫?zé)嵩吹臒崃浚琖是完成逆向循環(huán)所需的外界輸入的凈功。 正卡諾循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)用卡諾循環(huán)熱效率 n表示 正卡諾循環(huán) 逆卡諾循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)用卡諾制冷系數(shù) &表示或用卡諾供暖系數(shù) &表示 二 1 W （門/氏）—1 逆卡諾循環(huán) 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在相同的高、低溫?zé)嵩礈囟?T

8、i與T2之間工作的一切循環(huán)中，以 卡諾循環(huán)的熱效率為最高， 稱為卡諾定理?？ㄖZ循環(huán)具有極為重要的理論和實(shí)際意義。 雖然， 完全按照卡諾循環(huán)工作的裝置是難以實(shí)現(xiàn)的， 但是卡諾循環(huán)卻為提高各種循環(huán)熱效率指明了 方向和給出了極限值。 創(chuàng)建背景 19世紀(jì)初，蒸汽機(jī)在工業(yè)、交通運(yùn)輸中的作用越來越重要，但關(guān)于控制蒸汽機(jī)把熱轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)的各種因素的理論卻未形成。法國(guó)軍事工程師薩迪 ？卡諾(S. Carnot, 1796 —1832)于1824年出版了《關(guān)于火的動(dòng)力的思考》 一書，總結(jié)了他早期的研究成果。 卡諾以找出熱機(jī)不完善性的原因作為研究的出發(fā)點(diǎn)， 闡明從熱機(jī)中獲得動(dòng)力的條件就能夠改

9、 進(jìn)熱機(jī)的效率?？ㄖZ分析了蒸汽機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程， 撇開一切次要因素，由理想循環(huán) 高溫?zé)嵩? 5 卡諾循環(huán)的定義、工作原理、創(chuàng)建背景、意義 AQ3 低溫?zé)嵩? R—nl逆機(jī) 循聊此氐桝審電網(wǎng) ht tp ； “wkw" cn 卡諾循環(huán) 入手，以普遍理論的形式，作出關(guān)于消耗熱而得到機(jī)械功的結(jié)論。他指出，熱機(jī)必須在高 溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作， 凡是有溫度差的地方就能夠產(chǎn)生動(dòng)力；反之，凡能夠消耗這 個(gè)力的地方就能夠形成溫度差，就可能破壞熱質(zhì)的平衡。 ”他構(gòu)造了在加熱器與冷凝器之間 的一個(gè)理想循環(huán)：汽缸與加熱器相連，汽缸內(nèi)的工作物質(zhì)水和飽和蒸汽就與加熱器的溫度相

10、同，汽缸內(nèi)的蒸汽如此緩慢地膨脹著，以致在整個(gè)過程中，蒸汽和水都處于熱平衡。然后使 汽缸與加熱器隔絕，蒸汽絕熱膨脹到溫度降至與冷凝器的溫度相同為止。 然后活塞緩慢壓縮 蒸汽，經(jīng)過一段時(shí)間后汽缸與冷凝器脫離， 作絕熱壓縮直到回復(fù)原來的狀態(tài)。 這是由兩個(gè)等 溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成的循環(huán)，即后來所稱的 卡諾循環(huán)”。 卡諾根據(jù)熱質(zhì)守恒思想和永動(dòng)機(jī)不可能制成的原理， 進(jìn)一步證明了在相同溫度的高溫?zé)? 源和相同溫度的低溫?zé)嵩粗g工作的一切實(shí)際熱機(jī)， 其效率都不會(huì)大于在同樣的熱源之間工 作的可逆卡諾熱機(jī)的效率?？ㄖZ由此推斷：理想的可逆卡諾熱機(jī)的效率有一個(gè)極大值， 這個(gè) 極大值僅由加熱器和冷凝器的溫

11、度決定，一切實(shí)際熱機(jī)的效率都低于這個(gè)極值。 卡諾意義 卡諾的研究具有多方面的意義。 他的工作為提高熱機(jī)效率指明了方向； 他的結(jié)論已經(jīng)包 含了熱力學(xué)第二定律的基本思想， 只是熱質(zhì)觀念的阻礙，他未能完全探究到問題的最終答案。 由于卡諾英年早逝，他的工作很快被人遺忘。后來，由于法國(guó)工程師克拉珀瓏 (B . P. E. Clapeyron , 1799—1864)在1834年的重新研究和發(fā)展，卡諾的理論才為人們 所注意?？死戥噷⒖ㄖZ循環(huán)在一種 壓(力)-容(積)圖”上表示出來，并證明卡諾熱機(jī) 在一次循環(huán)中所做的功，其數(shù)值恰好等于循環(huán)曲線所圍的面積。 克拉珀瓏的工作為卡諾理論 的進(jìn)一步

12、發(fā)展創(chuàng)造了條件。 名詞解釋： 卡諾熱機(jī)[1] 卡諾熱機(jī) 他是最省能量的熱機(jī)，但僅是理論上能實(shí)現(xiàn)。 第一階段，溫度為的等溫膨脹過程，系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次諢崃浚? 第二階段，絕熱膨脹過程，系統(tǒng)溫度從 降到； 第三階段，溫度為的等溫壓縮過程，系統(tǒng)把熱量釋放給低溫?zé)嵩?； 第四階段，絕熱壓縮過程，系統(tǒng)溫度從升高到。 他研究的結(jié)論，就是人們總結(jié)的卡諾定理，其核心內(nèi)容是：在相同高溫?zé)嵩磁c相同低溫 熱源之間工作的一切可逆卡諾熱機(jī)效率相同 （在實(shí)現(xiàn)熱的動(dòng)力過程中，不存在任何不是由于 體積變化而引起的溫度變化的熱機(jī)） 。學(xué)物理者必知的邏輯證明卡諾定理及熱力學(xué)第二定律 錯(cuò)誤 源自科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 20

13、10年25期10頁。 本文旨在探索沒有任何假設(shè)條件下， 認(rèn)識(shí)物質(zhì)的物理規(guī)律時(shí)如何遵守邏輯規(guī)則推理形成 正確結(jié)論，今后不被證明存在錯(cuò)誤。亞里士多德物理學(xué)關(guān)于重物下落更快的理論存在一千多 年后，某一天被伽里略是用一根繩子鏈接輕重物體時(shí)， 推證亞里士多德的物理學(xué)錯(cuò)誤。 我做 了一個(gè)試驗(yàn)：用兩個(gè)乒乓球，一個(gè)注滿水，一個(gè)是空的，然后同時(shí)從高處落下，現(xiàn)象確實(shí)是 重的下落更快。說明伽里略的發(fā)現(xiàn)并沒有改變現(xiàn)象， 伽里略和亞里士多德都看見了重物下落 更快的。但是現(xiàn)象還不是科學(xué)，亞里士多德的錯(cuò)誤屬于物理學(xué)錯(cuò)誤。 卡諾定理存在同樣的嚴(yán)重缺陷 一一我們發(fā)現(xiàn)卡諾熱機(jī)的內(nèi)部熱容可以任意改變， 新型理 想熱機(jī)是

14、在卡諾熱機(jī)的內(nèi)部增加了固體物質(zhì)的熱機(jī)，因此可以隨意改變卡諾熱機(jī)的內(nèi)部熱 容，對(duì)它的循環(huán)工作進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)最高理想工作效率大于 n這樣邏輯推理就能證明卡諾定 理錯(cuò)誤。不要因?yàn)榭匆娏藷釓母邷叵虻蜏亓鲃?dòng)的現(xiàn)象就認(rèn)為熱力學(xué)第二定律成立。 卡諾熱機(jī)的循環(huán)過程中其內(nèi)部熱容只有二種變化情形： 卡諾熱機(jī)的恒溫膨脹或壓縮過程 其實(shí)就是讓卡諾熱機(jī)的熱容變?yōu)闊o窮大的一種情形， 而絕熱膨脹或壓縮過程就是讓它的熱容 變?yōu)樽钚〉囊环N情形。在卡諾熱機(jī)的內(nèi)部加入固體物質(zhì)后產(chǎn)生了隨意改變它的熱容的新情 形。實(shí)際上就使得絕熱過程從始態(tài)到終態(tài)的 P—V線可以被任意改變， 據(jù)此可知在不留下痕 跡時(shí)熱機(jī)效率可以大于 n分析首次

15、發(fā)現(xiàn)了自然界還存在一個(gè)熱動(dòng)力原理。如果一個(gè)理論在 邏輯形式上表達(dá)出現(xiàn)錯(cuò)誤，那就難以成立。 6 卡諾循環(huán)的定義、工作原理、創(chuàng)建背景、意義 名詞解釋： 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律 科技名詞定義 中文名稱：熱力學(xué)第二定律 英文名稱： sec ond law of thermody namics 定義：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響； 不可能從單一熱源取熱使之 完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響；不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。 熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)基本定律之一，內(nèi)容為不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn) 生其他影響；不可能從單一熱源取

16、熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響； 不可逆熱 力過程中熵的微增量總是大于零。 概述/定義 英文翻譯：the seco nd law of thermody namics ①不可能把熱量從低溫物體傳向高溫 物體而不引起其它變化。 ②不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌? 化。（這是從能量消耗的角度說的，它說明第二類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的） 。 說明 熱力學(xué)第二定律 ① 熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)的基本定律之一，是指熱永遠(yuǎn)都只能由熱處轉(zhuǎn)到冷處 （在自 然狀態(tài)下）。它是關(guān)于在有限空間和時(shí)間內(nèi)，一切和熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理、化學(xué)過程具有不可 逆性的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 上述（1）中①

17、的講法是克勞修斯（Clausius）在1850年提出的。②的講法是開爾文于1851年 提出的。這些表述都是等效的。 在①的講法中，指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能由低 溫物體自動(dòng)向高溫物體轉(zhuǎn)移， 也就是說在自然條件下， 這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是不可逆的。 要使熱傳 遞方向倒轉(zhuǎn)過來，只有靠消耗功來實(shí)現(xiàn)。 在②的講法中指出，自然界中任何形式的能都會(huì)很容易地變成熱，而反過來熱卻不能在 不產(chǎn)生其他影響的條件下完全變成其他形式的能， 從而說明了這種轉(zhuǎn)變?cè)谧匀粭l件下也是不 可逆的。熱機(jī)能連續(xù)不斷地將熱變?yōu)闄C(jī)械功 [1]，一定伴隨有熱量的損失。第二定律和第一 定律不同，第一定律否定

18、了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性， 第二定律闡明了過程進(jìn)行的方向 性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。 ② 人們?cè)O(shè)想制造一種能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響的 機(jī)器，這種空想出來的熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī)。 它并不違反熱力學(xué)第一定律， 但卻違反熱力學(xué) 第二定律。有人曾計(jì)算過，地球表面有 10億立方千米的海水，以海水作單一熱源，若把海 水的溫度哪怕只降低 O.25度，放出熱量，將能變成一千萬億度的電能足夠全世界使用一千 年。但只用海洋做為單一熱源的熱機(jī)是違反上述第二種講法的， 因此要想制造出熱效率為百 分之百的熱機(jī)是絕對(duì)不可能的。 ③ 從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看，作功是大量分

19、子的有規(guī)則運(yùn)動(dòng)， 而熱運(yùn)動(dòng)則是大量分子的無 規(guī)則運(yùn)動(dòng)。顯然無規(guī)則運(yùn)動(dòng)要變?yōu)橛幸?guī)則運(yùn)動(dòng)的幾率極小， 而有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)變成無規(guī)則運(yùn)動(dòng) 的幾率大。一個(gè)不受外界影響的孤立系統(tǒng)， 其內(nèi)部自發(fā)的過程總是由幾率小的狀態(tài)向幾率大 的狀態(tài)進(jìn)行，從此可見熱是不可能自發(fā)地變成功的。 ④ 熱力學(xué)第二定律只能適用于由很大數(shù)目分子所構(gòu)成的系統(tǒng)及有限范圍內(nèi)的宏觀過程。 而不適用于少量的微觀體系，也不能把它推廣到無限的宇宙。 ⑤ 根據(jù)熱力學(xué)第零定律，確定了態(tài)函數(shù) 溫度； 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，確定了態(tài)函數(shù) ——內(nèi)能和焓； 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，也可以確定一個(gè)新的態(tài)函數(shù) 熵。可以用熵來對(duì)第二定律作定 量的表述。

20、熱力學(xué)第二定律過程 第二定律指出在自然界中任何的過程都不可能自動(dòng)地復(fù)原， 要使系統(tǒng)從終態(tài)回到初態(tài)必 需借助外界的作用，由此可見，熱力學(xué)系統(tǒng)所進(jìn)行的不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)之間有著重大 的差異，這種差異決定了過程的方向， 人們就用態(tài)函數(shù)熵來描述這個(gè)差異， 從理論上可以進(jìn) 一步證明： 可逆絕熱過程Sf=Si， 不可逆絕熱過程Sf>Si， 式中Sf和Si分別為系統(tǒng)的最終和最初的熵。 也就是說，在孤立系統(tǒng)內(nèi)對(duì)可逆過程，系統(tǒng)的熵總保持不變； 對(duì)不可逆過程，系統(tǒng)的熵 總是增加的。這個(gè)規(guī)律叫做熵增加原理。這也是熱力學(xué)第二定律的又一種表述。 熵的增加表 示系統(tǒng)從幾率小的狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)演變，

21、 也就是從比較有規(guī)則、有秩序的狀態(tài)向更無規(guī) 則，更無秩序的狀態(tài)演變。熵體現(xiàn)了系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。 條件 第二定律在有限的宏觀系統(tǒng)中也要保證如下條件： 1、 該系統(tǒng)是線性的； 2、 該系統(tǒng)全部是各向同性的。 另外有部分推論很有意思：比如熱輻射：恒溫黑體腔內(nèi)任意位置及任意波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度 都相同，且在加入任意光學(xué)性質(zhì)的物體時(shí)，腔內(nèi)任意位置及任意波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都不變。 熱力學(xué)第二定律與時(shí)間的單方向性 所有不涉及熱現(xiàn)象的物理規(guī)律均時(shí)間反演對(duì)稱 ，它們沒有對(duì)時(shí)間的方向作出規(guī)定 ?所謂 時(shí)間反演，通俗地講就是時(shí)光倒流；而物理定律時(shí)間反演對(duì)稱則指 ，經(jīng)過時(shí)間反演后，該定 律依然成立? 以牛頓定

22、律為例，它是時(shí)間反演對(duì)稱的?不妨考察自由落體運(yùn)動(dòng)：一物體 由靜止開始，在重力作用下自由下落，其初速度V(0)=0，加速度a=g，設(shè)其末速度為V(t)，下 落高度為h.現(xiàn)進(jìn)行時(shí)間反演，則有其初速度 V(O)=-V(t),加速度a=g，末速度V(t)=V(O),上 升高度為h，易證這依然滿足牛頓定律. 但熱現(xiàn)象則不同，一杯水初始溫度等于室溫 ， 為T(0)，放在點(diǎn)燃酒精燈上，從酒精燈火焰吸收熱量 Q后溫度為T(t).現(xiàn)進(jìn)行時(shí)間反演，則 是水的初溫為 T(O)=T(t)，放在點(diǎn)燃酒精燈上，放出熱量Q給酒精燈火焰，自身溫度降為 T(t)=T(O).顯然這違背了熱力學(xué)第二定律關(guān)于熱量只能從高溫物體

23、傳向低溫物體的陳述 ? 故熱力學(xué)第二定律禁止時(shí)間反演 ?在第一個(gè)例子中，如果考慮到空氣阻力，時(shí)間反演后也會(huì) 與理論相悖，原因在于空氣阻力做功產(chǎn)生了熱。 熱力學(xué)第二定律單方性 熱力學(xué)第二定律體現(xiàn)了客觀世界時(shí)間的單方向性 ，這也正是熱學(xué)的特殊性所在. 熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)定律之一，是指熱永遠(yuǎn)都只能由熱處轉(zhuǎn)到冷處。 1824年法國(guó)工程師薩迪 卡諾提出了卡諾定理，德國(guó)人克勞修斯( Rudolph Clausius )和 英國(guó)人開爾文(Lord Kelvin )在熱力學(xué)第一定律建立以后重新審查了卡諾定理， 意識(shí)到卡諾 定理必須依據(jù)一個(gè)新的定理， 即熱力學(xué)第二定律。 他們分別于1850年和

24、1851年提出了克勞 修斯表述和開爾文表述。這兩種表述在理念上是相通的。 近年來對(duì)熱力學(xué)第二定律的質(zhì)疑 熱力學(xué)第二定律是建立在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀測(cè)和總結(jié)的基礎(chǔ)上的定律。 雖然在過去的一百 多年間未發(fā)現(xiàn)與第二定律相悖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象， 但始終無法從理論上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈C明第二定律的正確 性。自1993年以來，Denis J.Evans等學(xué)者在理論上對(duì)熱力學(xué)第二定律產(chǎn)生了質(zhì)疑，從統(tǒng)計(jì) 熱力學(xué)的角度發(fā)表了一些關(guān)于 熵的漲落 的理論，比如其中比較重要的 FT理論［2］。而后 G.M.Wang等人于2002在Physical Review Letters上發(fā)表了題為《小系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)有悖熱力 學(xué)第二定律的實(shí)驗(yàn)證明》［3］。 從實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的角度證明了在一定條件下熱，孤立系統(tǒng)的自 發(fā)熵減反應(yīng)是有可能發(fā)生的。雖然這些新的發(fā)現(xiàn)不至于影響到現(xiàn)存熱力學(xué)的應(yīng)用， 但必然將 對(duì)未來熱力學(xué)的研究產(chǎn)生一定的影響。 9