广义麦克斯韦妖

 麦克斯韦妖是著名英国物理学家麦克斯韦于1867年提出的。当时,热力学第二定律已诞生了16年。热力学第二定律指出,自然界中一切热力学系统所进行的任何自发过程,其熵总是增加的。随着热力学第二定律的诞生,相应出现了热寂说,麦克斯韦妖正是在对热寂说的批判中脱颖而出的。     

关于“热力学第二定律与熵”的教学探讨

本文针对普通工科院校一年级以及文科学生的特点和有限学时如何进行热力学第二定律与熵的教学进行了一些探讨。     

热力学第二定律的新表述

 在热力学中,热力学第二定律处于核心地位,是热力学的重要理论基础.这个定律有很多系统的表述,其中最常用的形式是开尔文表述和克劳修斯表述,作为状态函数的熵就是根据这一定律确定出来的.引入熵概念以后,可以得出热力学第二定律的数学表示dS≥δQ/T和熵增加原理△S≥0.本文给出了热力学第二定律的一种新的表述,由它可以很容易得到绝对熵和温度的定义,以及dS≥δQ/T和△S≥0.     

热力学第二定律理论体系的讨论

热力学第二定律原有的两个理论体系都有明显的不足之处,为此,综全各种方法的优点,利用我们提出的简单物质可逆补热循环以及微分方程基本理论,简单明确地直接由热力学第二定律的开尔文表述推导克劳修斯等式、不等式,在推导过程中自然地引出绝对温度,得到热力学熵和增加原理,从而建立起热力学第二定律的新理论体系。     

如何让学生深刻理解熵的概念

 熵的概念,是热力学和统计物理学中非常重要而又较难理解的.克劳修斯(ClaUSiUS.R.J.E,1822-1888德国物理学家)于1850年提出热力学第二定律,1865年提出熵的概念,并将热力学第二定律表述为“宇宙的能量是不变的,而它的熵则总在增加.”现在,熵这个概念已经远远超出了热力学、统计物理学范畴,直接扩展到信息论、控制论、概率论、数论、天体物理、宇宙论、科学管理以及生命系统等各个不同领域.因此,如何在教学中让学生深入理解熵的概念,是一个重要的课题.     

1824年6月12日:卡诺发表热机的专文

<正>(译自APS News,2009年6月)我们都接受热力学第二定律是现代物理学最基本的原则之一,但直至最近19世纪初为止,却尚未有人以精密的物理术语系统地说明热力学定律。热力学定律解说的过程是由一个当时鲜为人知的法国     

漫谈熵

熵是物理中的一个既重要又微妙的概念。文章从物理学引入熵谈起,依次讨论熵与热力学第二定律、熵的统计力学定义、熵增与基础物理理论的矛盾,以及时间箭头与玻尔兹曼大脑,最后介绍著名的黑洞熵。     

熵与生命科学

 热力学第二定律指出,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。而直接反映热力学第二定律的是态函数熵,其数学表达式是熵增加原理：ｄｓ≥０。其物理意义是：一个孤立系统的自发过程总是朝着搞增加的方向进行,即从有序走向无序。而生命的发生、演化及成长过程都是从低级到高级、从无序到有序的变化。表面看来,这似乎都与热力学第二定律相矛盾。普里高津的耗散结构理论澄清了这一切。打开了一个从物理科学通向生命科学的窗口。耗散结构理论突破了热力学第二定律只适用于孤立系统的限制,将其适用范围推广到开放系统,并将热力学第二定律的数学表达式改为ｄｓ＝ｄ１ｓ＋ｄｅｓ。     

永动机与热力学定律

 关于永动机,已被热力学第二定律所否认。但是对于中学生,刚学完初、高中物理,又自己看了一些读物,略知热力学第二定律、熵等名词,仍有可能向热力学第二定律发起挑战。究其原因是由于高中物理教材在这一方面没有充分展开讨论,阅读材料也较少。本文在下述几个方面的回顾,有助于避免学生的错误理解。1.不可逆过程的概念什么叫“不可逆”?学生可能对这一概念产生疑惑:我们不是可以把自由膨胀了的气体压缩回去吗?冰箱不是可以把热量从低温抽回高温吗?在一定的条件下我们不是可使氧化反应逆向进行吗?但上述过程并不是可逆过程。     

幽默小品

 一、热力学第四定律不可能存在在讨论了热力学第一定律和第二定律之后,恩斯特教授说:“你看,表述并证明了热力学第一定律的是三位物理学家:迈耶,焦耳和赫姆霍兹;而热力学第二定律是由两位伟大的物理学家提出来的,他们是克劳修斯相汤普逊;我单独一个人发展了第三定律。这就是说,第一定律需要三个人,第二定律两个人,第三定律一个人就够了。     

从热力学第二定律讨论热力学过程

从热力学第二定律说明可逆热传导过程的机制。     

熵定理的新讲法

改进费米方法后，无须卡诺定理，即可由热力学第二定律开尔文表述直接推导克劳修斯等式、不等式，从而得到熵和熵增加原理．     

1911 年9 月：萨克尔-泰特洛德方程式——熵如何符合量子力学

 20 世纪初,主要的物理学家都在想尽办法,试着进一步了解熵的意涵。熵是无所不包的热力学第二定律的核心,可用以建构绝对温度标准,因此一定要充分理解。但有一个令人困扰的问题却一直没有答案,那就是熵的绝对值可确定吗,或它总需要加入一个未知的常数？     

对热力学第二定律的解析

热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它是关于在有限空间和有限时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的总结．同学们对热力学第二定律的理解有些困难，现从以下几个方面举例分析．     

熵与热力学定律的关系

探讨熵与热力学定律的关系，并从熵函数的角度讨论热力学定律的意义。     

介绍熵的一种图示

学生在学习热力学第二定律时，常感到熵的概念难以理解，本文对M．Bucher提出的熵的一种图示进行了讨论，并用其来解释熵增加原理，以期给出一种关于熵的概念的直观图象，帮助学生更好地理解熵的概念．     

Reissner-Nordstrom黑洞中带电粒子由隧穿导致的Hawking辐射的进一步讨论

以Reissner-Nordstrom黑洞(R-N黑洞)为例，从黑洞热力学定律出发，对R-N黑洞中的带电粒子的量子隧穿效应进行了重新分析.将作用量的虚部重写成黑洞热力学定律的形式后，发现在Parikh工作框架下的量子隧穿效应与黑洞热力学的第一、第二定律有潜在的联系；而且，如果认为量子隧穿过程为可逆过程，则量子隧穿效应中的结果与黑洞热力学第一、第二定律是一致的.换而言之，Parikh的结论只对可逆过程成立. 关键词： Reissner-Nordstrom黑洞 黑洞热力学定律 隧穿 可逆过程     

Hobson文科物理教材选载①——热力学第二定律

这里登的是原书第7章后几节.第7章讨论热力学第二定律.前4节讨论了热力学第二定律的3种表述形式和热机、熵等内容,在此基础上,下面讨论与之有关的4个社会问题:汽车、运输效率、热电厂和人口的爆炸性指数增长.各个序号如节号和插图号都是原来的序号.——秦克诚     

热力学第二定律的教学设计

热力学第二定律在工程建设领域、生命科学和生活节能中应用十分普遍而且起着巨大的指导作用,是 学生学好专业课程和在今后从事专业工作必须掌握的理论知识. 但由于这部分内容的概念抽象, 原理费解,实际教 学效果不是很好. 笔者结合多年教学实践提出了一个关于热力学第二定律的教学设计方案     

“热力学第二定律之争”及其教育功能

热力学第二定律是反应自然过程的方向性的定律,它广泛地应用于各个学科和生活领域.热力学第二定律两种说法提出的具体过程,教材中提到的很少.参考了相关文献,较为完整地展现了热力学第二定律的背景及两种说法的提出过程,为物理课堂教学提供相应的史料支撑,让学生体会物理观念和科学方法的重要性,有助于培养学生的哲学思想,特别是有助于对学生物质观、运动观以及世界观的培养.