熱力學傳奇之八:作為一代名將,居然也對熱力學有興趣

2020-12-08 科學背後的故事

第一個就是著名的開爾文勳爵,就是在世紀末物理學年會上發表「兩朵烏雲」演說的開爾文勳爵,不過當時他還不叫開爾文勳爵,因為還沒有獲得王室冊封,他還是威廉.湯姆遜。

開爾文爵士

湯姆遜出生的那一年就是卡諾提出卡諾定理的那一年,他似乎是命中注定來傳承卡諾的衣缽的,湯姆遜在十歲時進入了大學,是不是有點驚詫,其實不必驚詫,科學的歷史本來就是一群天才寫就的,就在那一年,克拉珀龍對卡諾定理做了數學描述。

十年後,開爾文來到法國求學,偶爾看到了卡拉珀龍的論文《論熱的動力》,開爾文若獲至寶,不過他更想看到卡諾的原文,他找遍了圖書館,卻沒有找到。

同樣的煩惱也困擾這克勞修斯,十餘年後,克勞修斯找不到卡諾的原文,只好通過克拉珀龍和開爾文的論文來了解卡諾的理論。

克勞修斯

直到1878年卡諾的弟弟才整理發表了卡諾的遺稿和再版了《論火的動力》,而此時熱力學已經很完備了。

雖然沒有看到卡諾的原著,但是開爾文和卡勞修斯還是依據對卡諾定理的研究分別獨立提出了熱力學第二定律。

開爾文對熱力學第二定律的描述是「不可能製成一種循環動作的熱機,從單一熱源取熱,使之完全變為功而不引起其它變化」,換一種說法就是第二類永動機不可能建成。

克勞修斯對熱力學第二定律的描述是「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。」

這就是所謂的熱力學第二定律,聽起來是不是有點象大白話啊,是的,就是大白話,所以熱力學第二定律一直是民科的重災區,動不動就會冒出一位大神來說自己推翻了熱力學第二定律或者造出了永動機。

其中有一位研究永動機的大神我們很熟悉,就是淮海戰役中的黃維,別人在功德林好好改造,他一心研究永動機,這種科學精神也著實讓人佩服。

鑑於自己的理論天天被民科懟,克勞修斯不勝其煩,乾脆就把理論做的高深些,讓民科大神看不明白,那麼耳朵不就清淨了。

克勞修斯提出了熵的概念來表述熱力學第二定律,所謂熵就是體系的混亂程度,用增量定義為dS=dQ/dT ,式中T為物質的熱力學溫度;dQ為熵增過程中加入物質的熱量。

熵的提出引爆了一場物理革命,也帶來了一場大爭論。

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