可逆与不可逆是矛盾的对立统一——兼批“热寂说”、讨论热力学第二定律

热力学第二定律是一条自然规律,它是于1850年和1851年由克劳胥斯和开尔文分别在卡诺循环的基础上总结出来的。热力学第二定律的克劳胥斯说法是:“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。”开尔文说法是:“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功,而不产生其他影响。”这两种说法意义相同,只是表述形式不同。一百多年来,还没有发现违反热力学第二定律的事例。在建立热力学理论体系的过程中,出现了“宇宙热寂说”。1865年克劳胥斯提出了“宇宙的熵趋于极大值”的荒谬结论。1867年他进一步说:“当熵达到它的最大值时,宇宙就不可能再发生任何大的变动,将处于某     

克劳胥斯学说的实质

克劳胥斯的学说到底是认为过程的方向是有条件的,还是认为天然过程的方向是无条件的,到底是辩证法思想的发展,还是形而上学的思想体系,这不但对于批判“热寂说”很重要,就是我们学习热力学或讲授热力学,也是首先要弄清楚的,因为这是整个热力学思想体系的实质与核心,克劳胥斯所反复论证的正是天然过程的方向永远不会改变,“自然变化总是单向地趋向静止”,①就是对过程方向无条件看法的概括,这种思想贯穿于热力学理论体系的各个环节,是我们理解、把握这个学说的要领和关键,不了解这一点,就没有抓住克劳胥斯学说的真髓而弄清楚热力学究竟是怎么一回事。     

宇宙热寂说的要害是什么?——兼评热力学第二定律

自从上世纪中叶发现热力学第二定律以来,围绕所谓“宇宙热寂说”的斗争就始终没有停止过。克劳胥斯等人宣称:根据第二定律,宇宙的熵趋于极大值,宇宙中的一切能量最终都将退降为热能,而热能又趋于均匀分布,到达所谓热平衡以后,宇宙中的一切宏观过程就都停止了。用克劳胥斯自己的话说就是:“这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。”即整个宇宙将以热寂而告终!这显然是一种危言耸听的反动谬论,它迎合了宗教关于“上帝创世”与“世界末日”的迷信妄说,反映了没落的剥削阶级预感到自己行将灭亡时的惶恐     

学习运用唯物辩证法指导自然科学理论研究——兼评“公理式热力学”

读了《化学通报》1974年第2和第5期刊载关于热力学第二定律的三篇文章,很受启发,感到这确是值得讨论的问题。这里,试谈我们对于《热力学第二定律从物理说法导出数学说法》一文(以下简称《说法》)的看法,来共同讨论。《说法》一文向我们介绍了“公理式热力学”在热力学第二定律方面的主要内容,并认为这一“导出”工作“推进宏观的热力学第二定律到完善阶段”。其实,这种“导出”工作只是用逻辑推理的方法,把“物理说法”的物理内容抽去,使剩下“几何学中公理的形式”,即“数学说法”。这是“公理式热力学”的要求。该文那样说,实际上就是说,“公理式热力学”是宏观的热力学的完善阶段。这种观点我们认为有认真讨论的必要。     

“宇宙热寂”的反动思潮必须批判

自从“热寂说”问世以来,用“科学”论证运动发展的停止和宇宙的毁灭,已深受神父和资产阶级的欢迎,因而大走红运而变得时髦,形形色色的变种不断出现。要回击这股资产阶级的反动思潮,就要首先弄清它的思想根源和阶级根源,才能铲除这个祸根。“热寂说”及其变种的思想根源和阶级根源“热寂说”发源于过程的不可逆性。不可逆性就是天然过程不能向相反方面转化。克劳胥斯的第二定律说法,实质是热传导过程的不可逆性,他认为在自然界中,热都是自高温物体向低温物体弥散,使自然界中的温差越来越小。传热过程若向相反方面转化,就会使自然界中的温差增大,不管它通过什么途径和方式实现,克劳胥斯认为它都是非自发的,都必须靠自然界以外的推动才能进行。因此,克劳胥斯把他的第二定律表述成:“自然界中不可能有一个过程或一连串的过程,其效果只是将热量由较冷的物体传达到较热的物体(而不引起其他的变化)。”而开尔芬第二定律说法,相当于摩擦生热过程的不可逆性,即自然界中的功总是不断地退降为热,热是各种能量形式的归宿。因此,第二定律被称为能量的退降和弥散的定律。这样一来,     

必须批判资产阶级自然观对热力学第二定律的歪曲

十九世纪中叶,正当大工业机器生产得到进一步发展的时候,机械工业要求提高热机效率以适应当时生产的发展。实际上当时的热机效率很低,仅及燃料供给热量的1—2%,如果消除摩擦、辐射等所消耗的热量外,热机能否全部地把热能转化为有用的机械功?这是当时机械设计的一个极其重要的课题。早在1824年卡诺分析了吸热作功的关系,提出了卡诺循环。后来开尔芬根据卡诺循环指出了在热能转化为机械功的时候,需要一个高温(T_1)热能源和低温(T_2)的热能储,热功转化的效率在本质上需受这两个温度的差值(T_1-T_2)的限制,热机效率(η)服从下列关系式:η(?)(T_1-T_2)/T_1在这个原理里就已经预示了一个范围较广的、不限于热转化为机械功的客观规律的存在。这个规律就是热力学第二定律。到了十九世纪中叶,克劳胥斯(Clausius)(1850年)和开尔芬(Kelvin)(1851年)分别提出了他们各自关于热力学第二定律的说法。接着克劳胥斯在1854年引入了熵的概念并且在1865年给这个热力学状态函数命了名。自那以后,热力学发展很快。到了十九世纪末叶吉布斯(Gibbs)、波尔兹曼(Boltzmann)等人使用了经典力学的理论和数学统计     

必须坚持辩证唯物论的认识论——谈如何看待热力学第二定律的几种说法之间的关系

读了《化学通报》1975年第1期发表的陈鹰同学的信后很受启发,它反映了经过无产阶级文化大革命和批林批孔运动的锻炼,我国青年一代的革命精神和教育战线的大好形势。关于热力学第二定律几种说法之间的关系,下面谈谈我们的一些看法。《热力学第二定律从物理说法导出数学说法》(《化学通报》1974年第5期,以下简称“说法”)把热力学第二定律的几种不同说法割裂开来,认为它们“彼此独     

略谈第二定律和混乱度

表述热力学第二定律有各种说法,其实质都是指出某种特殊的具体过程的不可逆性。例如克劳胥斯的说法是“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。”这种说法是指热传导的不可逆性。既然它是指具体过程的特殊性而言,就必然要有一定的条件。因为“一切个性都是有条件地暂时地存在的”。上述克氏说法的条件是指单纯的热传导过程,没有其他能量形式的转换,而且是指高温物体和低温物体所组成的体系而言的。倘若我们举出一个例子,如将煤和空气一起投入火红的炉子,煤和空气中的氧(我们所考察的系统)便发生化学变化,由于燃烧所释放出来的化学能,使得“体系”加热,即升温,这个过程却是从低温向高温迁移。粗看起来,似乎驳斥了克氏说法,但其实不然,这里已把化学能转化为热的能量转换过程加了进去。前提条件已经不同了,自然就不会有相同的结论。所以不能脱离条件来谈变化,把不同的特殊过程混淆在一起。第二定律的表述形式不管是以什么样的具体说法出现,最终可以归纳成孤立体系中的自发变化是熵增加的结论。严格地讲,自然界中是不存在真正的孤立体系的,因为“每一事物的运动都和它的周围其他事物互相联系着和互相影响着。”例如,地球上的任何体系     

“热寂说”及其变种必须彻底批判

一百年前曾被伟大的革命导师恩格斯彻底批判了的“热寂说”,至今还在帝国主义和社会帝国主义国家里阴魂不散,它的变种更是披上各色“科学”外衣,适应着帝国主义、社会帝国主义扩张政策的需要,而粉墨登场了。一九五一年罗马教皇庇护十二,在《从现代科学来看上帝证明》的演说中宣称:“……根据鲁道夫·克劳胥斯所发现的热力学第二定律认识到自发的自然过程总是跟有用的自由能的减少相伴随的,这种情况必然会最后引起在封闭的物理系统中量的过程的终止。这种命运般的现象,好象出于实证科学经验一样,迫切地要求一个必然实质的存在。……承认宇宙中有个神圣的造物主,……”。一九七一年美国一大学教授写道:“看来,没有任何理由怀疑宇宙,至少是我们可以观测到的那部分宇宙,正在以下述方式走下坡路,即能量正在从恒星和气态星云等区域源中流出,并扩散到外层     

正确评价热力学第二定律

“热寂说”的出笼和热力学第二定律是有密切联系的。为了彻底批判“热寂说”,必须以马克思主义哲学为指导正确评价热力学第二定律。热力学第二定律是不是一条普遍的自然规律?如果它包含了合理的内容,为什么不能外推到宇宙?物质运动到底是可逆的还是不可逆的或者是二者的对立统一?这些都是值得深入研究的问题。现谨就《化学通报》1975年第6期的讨论谈谈个人的看法,和同志们商榷。我们认为:伟大的革命导师恩格斯批判“热寂说”的有关论述,是正确评价热力学第二定律的准绳,是既不能违背也不能曲解的。     

对熵的教学问题的补充意见

对热力学第二定律的教学问题,笔者在前年曾发表了一些意见。读了列文和徐光宪先生的二文,更感到兴趣。因之也想再发表一些粗浅的补充意见。首先,为什么学生对热力学第二定律会感到困难呢?我觉得主要是因为对第二定律解决什么问题,和熵这一概念如何能解决这些问题,没有很突出而明晰地明确起来。因之觉得熵达一概念很神密,而感到困难。如果将这些问题搞清楚,可能对第二定律的了解和应用有所帮助。     

熵教学中的几点体会

结合教材、文献与教学的体会,对熵判据、温熵图和理想气体混合熵变计算等知识点作简单论述,以帮助初学热力学第二定律的学生更好地理解熵判据、温熵图的含义及其应用计算。     

对批判“热寂说”、讨论热力学第二定律有关文章的意见和希望

编辑同志:《化学通报》自1975年第4期开展批判反动的“宇宙热寂说”、讨论热力学第二定律以来,发表了一些用唯物辩证法批判自然科学领域中唯心主义和形而上学的文章。这是用马列主义、毛泽东思想占领自然科学阵地,在科技战线实行无产阶级专政的重要任务,也是对邓小平及其在科技界的代理人大刮右倾翻案风、推行修正主义科研路线的迎头痛击!为了把这一革命大批判深入地开展下去,提出几点不成熟的意见和希望,供编者和作者参考:一、讨论中存在的一个明显的分歧,是“热寂说”与热力学第二定律的关系问题。有的同志认为,热力     

热力学第二定律从物理说法导出数学说法

前言宏观的热力学第二定律有两种说法:一种是根据循环过程的物理模型拟出的,简称“物理说法”,其中最有名的是 Kelvin 和 Clausius 的两个说法;另一种是以表达绝热过程的微分式的几何性质为出发点拟出的,简称“数学说法”。这两种说法都能导出决定过程方向的状态函数“熵”的概念,但物理说法和数学说法彼此独立,没有关系。1961年 B.Crawford 和 I.Oppenheim从两个物理说法导出数学说法,把两种不同的说法联     

熵函数的一种引入法

从数学上证明δQR/T可由全微分入手;结合几个常见的可逆循环过程,较为简明地介绍一种熵函数的引入法。该方法既省去了经典方法的烦琐推理,也避免了单刀直入式定义的困惑;不失热力学的严谨性,同时也有益于第一定律和第二定律的衔接。     

热力学第二定律解说

在物理化学教学中存在困难较多的要算热力学基础的讲授了,其中尤以第二定律问题更多。学完物化的学生一般地能记述公式定律,而能基本上掌握了热力学方法并可做些基本运用的就为数不多了。原因是除了理论本身较抽象外也和讲解时偏重于数学关系的推演,对于推理立论的思考路线、根据和物理意义论述的不够或甚简单有关。这就直接地影响到教学质量的提高和学生独立工作能力的培养。这种情况     

化学反应自发性的本质含义

结合了热力学第一、第二定律及范特霍夫等温方程,利用ΔrGm的正负来探讨“自发”一词的本质含义,并指出了高中化学教科书中对于“自发”一词的不当解释,以便在教学中更好地帮助学生将“平衡移动原理”与“化学反应进行的方向”有机结合,有利于学生化学知识体系的形成与核心素养的提升。     

热力学计算程序

作者曾经研究编写了《物理化学专家系统》,新近又编写了有关程序,它包括了物理化学中热力学第一、二定律的内容,共三十多个公式,可以方便地计算任何指定过程的P、V、T、ΔU、ΔH、ΔS、ΔF、ΔGC_v、C_p、Q和W值。在计算 C_v、C_p(若考虑温度对它的影响)和引用S~0值时,要调用一个附加的数据文件,该文件包含203种物质的热力学性质。     

对如何促进学生学好物理化学网络课程的思考*

从《物理化学(上册)》的首个教学章节“热力学第一定律”出发,以“雨课堂”和“腾讯课堂”为教学平台,分析了学生应该如何适应从“线下教学”到“线上教学”的转变,扮演好“学生”在网络教学中的角色,并以学生的这些注意事项为切入点,论述了教师应该做出的相应转变,以求引导学生更高效地完成线上学习任务。     

《关于从质量作用定律引出化学平衡的问题》读后

读了胡永寿同志《关于从质量作用定律引出化学平衡的问题》一文,感到其中心论点是正确的,即:对于合成氨这样的催化合成反应,其反应速度的表示式不能简单地套用质量作用定律,而必须考虑其反应机理。我是从事合成氨生产工艺工作的,也愿趁此机会,就胡同志所论问题,谈一些自己的看法。在合成氨的反应过程中,反应速度最慢的一步(如氨的化学吸附)被认为是一个基元反应,质量作用定律对它是完全适用的,即:这一反应的反应速度与各反