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地轉變為機械能的機器，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，任何粒子的常態都是隨機運動，也就是”無序運動”，如果讓粒子呈現”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，讓無序狀態重新變成有序狀態。

“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：如果要讓一個系統變得更有序，必須有外部能量的輸入。

結論3：當一個系統（或部分）變得更加有序，必然有另一個系統（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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