「悟理學院27」時間的箭頭——熱力學第二定律

2020-12-03 新華網客戶端

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近代工業革命由蒸汽機開啟，而對蒸汽機性能的研究，卻最終揭開了熱力學第二定律的面紗。隨著對熱機工作最高效率的研究，卡諾、開爾文、克勞修斯和玻爾茲曼等人不斷完善理論，最終形成了熵的概念和熱力學第二定律的不同表述。主講人簡介：葉方富，中科院物理所研究員、軟物質與生物物理實驗室副主任，中國科學院大學溫州研究院副院長。2007年獲美國賓夕法尼亞大學物理學博士學位，2013年加入物理所。其研究領域為軟凝聚態物理及生物物理。來源：新華號 中科院物理所

相關焦點

  • 葉方富:時間的箭頭——熱力學第二定律「雲裡·悟理-第27課」
    第二十七課時間的箭頭——熱力學第二定律主講人《雲裡 · 悟理》系列微課簡介悟世界之道 析萬物之理，歡迎來到今天的《雲裡·悟理》課堂，我是中科院物理所研究員葉方富，今天我給大家講熱力學第二定律。在之前的熱學課裡，楊義峰老師已經給大家介紹了溫度和熱這兩個非常重要的概念以及熱力學第一定律。我們從中知道了，熱的本質是什麼。但是整個熱力學框架裡，還缺非常重要的一塊，也就是熱力學過程的一個方向性問題。熱力學第二定律，正是這麼一個描述方向性的規律。
  • 葉方富:時間的箭頭——熱力學第二定律【雲裡·悟理-第27課】
    我們甚至可以進一步推廣，實際上熱力學第二定律，除了這兩種描述以外，更深刻更廣泛地說，它說的就是，自然界裡一切涉及熱現象的宏觀過程 ，都是不可逆的。這裡面出現了一個新的概念，什麼叫不可逆，我們在說不可逆之前，先得界定一下，什麼叫做可逆。實際上我們在講可逆之前，又涉及到，另外一個概念叫做平衡態。
  • 新實驗「打破」熱力學第二定律,時間的箭頭不再絕對
    在熱力學的第二定律中，孤立系統內的熵（一個系統的無序程度）只增不減，比如一杯熱水在室溫下放一段時間後會變涼，但可能還沒有一杯涼水能自己在室溫下變熱。而正是這個相關性，造就了這一「違反」熱力學第二定律的現象。一般來說，熵是被用來表示一個系統最多可以處於多少種狀態的（在你觀察並確認系統處於某一特定狀態前）。而在一個經典系統中，系統的熵等於系統內每個分部的熵的總和。
  • 能量守恆與熱力學第一定律雲裡·悟理-第16課
    主講人 《雲裡 · 悟理「能量守恆與熱力學第一定律」。 我們在上節課已經給大家講解了關於熱量的概念，大家在力學的學習中應該已經學習到了機械能的概念，熱力學第一定律它就是講熱量與機械能，或者其他能量之間的相互轉換。具體來說，熱力學第一定律是這樣一個內容：熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或者其他能量之間相互轉換，但是在轉換過程中能量的總值保持不變。
  • 《我對熱力學第二定律的看法》
    可是，說出來也沒有人理你，沒人把你當回事。其實這個熱力學第二定律，到達的「熱寂」，我是不贊成這一理論的。宇宙無限循環，生生不息，怎麼會「熱寂」死亡呢？第二定律認為熱量從熱的地方流到冷的地方，對任何物理系統，這都是顯而易見的特性，毫無神秘之處。
  • 熱力學定律詮釋了「時間去哪兒了」(上)
    時間的「河流」永遠向前流動，科學家和哲學家將時間流動的方向稱之為時間的心理箭頭、或心理向量。設想一下一杯放在桌面的咖啡，熱咖啡自然地冷卻下來，逆向的過程不可能發生，冷的咖啡不能自然地變為熱咖啡。封閉體系的物體溫度發生從高到低的變化，這被稱為熱力學的時間箭頭。
  • 熱力學第二定律的來源
    大家好，歡迎收看我的百家號小林看天下事，今天小編要給大家的介紹的是熱力學第二定律的來源。熱力學第二定律熱力學第二定律用物理學的語言告訴我們,沒有什麼是永恆的。它指出,可以做功的能量會越來越少,這一過程雖然緩慢,卻確實存在。
  • 進化與熱力學第二定律矛盾嗎?
    熱力學中的熵認為宇宙正在變壞，而進化論則認為宇宙正在變好，誰能解釋一下這個矛盾。很多人提出這個矛盾來試圖證明進化是不可能的。然而，提出這個想法的人是因為對熱力學第二定律的錯誤理解，實際上，進化論與任何已知的物理定律都沒有矛盾。
  • 熱力學第二定律不是「天經地義」的「鐵律」
    熱力學第二定律的實質就是：熱量只能自發地從高溫向低溫順向流動，而從來不反流。如果發現了熱量「反流」的事實，熱力學第二定律的實質就被突破了。其實，客觀上存在許多熱力學第二定律的反例：1 .顯然這是違反熱力學第二定律的實例。2 . 用暖水瓶電熱器將暖水瓶中的水燒開,關掉電源後,將電熱器從暖水瓶中取出,,並在冷水中冷卻, 手握的絕緣柄端並不跟著冷卻,反而越來越熱,這又是冷把熱從冷端驅趕至熱端. 顯然這又是一個違反熱力學第二定律的實例。3.
  • 熱力學第二定律是史上最大悖論?
    熱力學第二定律指出，宇宙將趨於高熵狀態。如果事實如此，那麼當宇宙中所有的物質處於混亂狀態時將會發生什麼？物質還如何守恆呢？讓我們從第二個問題入手。物理學家往往傾向於說能量是守恆的，而不是說物質守恆。在相對論中，我們可以將一個（物體或能量）轉換為另一個，在此過程中能量永遠守恆。
  • 楊義峰:出來「混」遲早要還的—— 能量守恆與熱力學第一定律【雲裡·悟理-第16課】
    直到卡諾去世兩年後，他在巴黎理工學院的低年級的師弟克拉珀龍才進一步地闡發了卡諾的工作，寫了一篇文章發表在他們學院的學報上，但是也沒有引起大家的關注。直到10年之後我們前面講過的開爾文才注意到了克拉珀龍介紹的卡諾理論。開爾文當時在思考是否存在絕對溫標的問題。什麼是絕對溫標我們上一次課已經講過。
  • 熱力學第二定律的實質及其問題分析
    根據這一點， 再結合達爾文和克勞修斯對熱力學第二定律的表述， 我們可以得出以下結論：功向熱的轉變過程是不可逆的， 且熱傳遞的過程同樣是不可逆的。再者， 我們可以這樣來看待熱力學第二定律的不同表述形式， 即在所有的熱現象中， 只要是與之有關的宏觀過程， 其實都具有不可逆性。在認識熱力學第二定律時， 我們必須牢牢的抓住這一點， 認清熱力學第二定律的本質， 才能掌握好熱力學相關知識。
  • 熱力學第二定律(熵增加原理)
    什麼是熱力學第二定律討論熵之前，我們還需要在知識上做一些準備，本文重點在於介紹熱力徐第二定律。
  • 熱力學第二定律與熵(後話)
    ——Bertrand Russell隨著熱力學第二定律和熵增定律的提出，科學家認清一個可怕的事實。熱和功在熱力學第一定律中被成功統一，但在第二定律中又劃分出了清晰的界限。一方面熱和功的數量可以相同，但是「品質」並不相同。功轉化成熱是無條件的，而熱轉化成功是有條件的。
  • 熱力學第二定律被打破:打造永動機或成為可能
    （圖註：從最小原子的產生到遙遠黑洞的崩潰，一切都受熱力學定律的控制。熱力學第二定律從根本上為宇宙存在時間設定了極限，闡明了宇宙中的萬物為什麼終有一天會衰敗。）熱力學四大定律是我們宇宙的基本物理規則之一，19世紀中期由物理學家和工程師共同提出，他們希望這些定律有助於提高蒸汽機的效率。該定律解釋了溫度、能量和熵如何共同作用，創造和摧毀物質。宇宙中一切運動，從最小原子的產生到遙遠黑洞的崩潰，都受這四條定律的控制。熱力學第二定律解釋了系統內能量如何轉化，從有效能量轉化為無效能量。
  • 「喬諾商學院」熵增定律:為什麼熵增定律讓好多人一下子頓悟了
    《華為之熵，光明之矢》來源：心聲社區上下滑動查看全文熵和生命活力，就像兩支時間之矢，一頭兒拖拽著我們進入無窮的黑暗，一頭兒拉扯著我們走向永恆的光明。今天和大家分享的內容，作者認為是目前為止對華為發展之道最不為人知的一個視角。魯道夫·克勞修斯發現熱力學第二定律時，定義了熵。自然社會任何時候都是高溫自動向低溫轉移的。
  • 楊義峰:如湯探冷熱——熱的歷史與熱力學第零定律【雲裡·悟理-第15課】
    20世紀初期，當人們回顧這段歷史，試圖把熱力學建成一個公理化的框架的時候，人們就發現正是溫度的概念構成了熱力學整個大廈的基礎。所以在1931年，科學家就提出了所謂的「熱力學第零定律」——如果兩個熱力學系統都與第三個系統處於熱平衡，則這兩個系統也必然處於熱平衡。這是什麼意思？
  • 由「熱力學第二定律」想到的
    今天看到了一個新名詞「熱力學第二定律」，這好像以前在高中物理書上學到過，只可惜年歲漸長，知識卻慢慢還給老師了。「熱力學第二定律」，意思是說一個孤立的系統會自發地朝著一個熱平衡狀態去演變，這個熱平衡狀態即最大熵。
  • 「熱力學與時間」系列之六:時間的開始與終結和熱力學第三定律
    答曰：熱力學。物理概念哪一個最不清楚？答曰：時間。如果有人說熱力學和時間是緊密相關的，也許您更迷惑。「京師物理」公眾號特邀請趙崢老師解讀熱力學四個定律以及它們與時間的緊密關係，本文是第六篇。]  時間有起點和終點嗎？彭若斯和霍金提出並證明的「奇性定理」指出：奇點應該看成是時間開始或終結的「地方」！
  • 誰也逃不掉的人生終極規律——熱力學定律的啟示
    這都和熱力學第二定律（即熵增定律）有關。可以說我們的世界萬物幾乎都由其掌控。熱力學第一定律告訴我們，能量總量總是守恆。而第二定律告訴我們，能量的品質是有高低的，且在沒有外力的情況下總是從高品質轉向低品質狀態，損失的品質就是那些我們無法利用的能量，例如機器工作時產生的熱能等。熱力學第二定律也有一種簡潔表述：第二類永動機不可能製成。