热寂说
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热力学定律一、热力学第一定律 在19世纪早期,不少人沉迷于一种神秘机械, 这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可使其运转起来,之后不再需要任何动力和燃料,却能自动不断地做功。
在热力学第一定律提出之前,人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论,这种不需要外界提供能量的永动机称为第一类永动机。
热力学第一定律是能量守恒定律, 它是说能量可以由一种形式变为另一种形式, 但其总量既不能增加也不能减少, 是守恒的。
本世纪初爱因斯坦发现能量和质量可以互变, 所以能量守恒定律改为质能守恒定律。
这一定律指出物质既不能被消灭也不能被创造, 一度被无神论当作宇宙永恒的根据. 热力学第一定律的产生是这样的:在18世纪末19世纪初,随着蒸汽机在生产中的广泛应用,人们越来越关注热和功的转化问题。
于是,热力学应运而生。
1798年,汤普生通过实验否定了热质的存在。
德国医生、物理学家迈尔在1841-1843年间提出了热与机械运动之间相互转化的观点,这是热力学第一定律的第一次提出。
焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量,用实验确定了热力学第一定律,补充了迈尔的论证。
二、热力学第二定律 在人们认识了能的转化和守恒定律后,制造永动机的梦想并没有停止下来。
不少人开始企图从单一热源(比如从空气、海洋)吸收能量,并用来做功。
将热转变成功,并没有违背能量守恒,如果能够实现,人类就将有了差不多取之不尽的能源,地球上海水非常丰富,热容很大,仅仅使海水的温度下降1℃,释放出来的热量就足够现代社会用几十万年,从海水中吸取热量做功,则航海不需要携带燃料!这种机械被人们称为第二类永动机。
但所有的实验都失败了,因为这违背了自然界的另一条基本规律:热力学第二定律。
1824年,法国陆军工程师卡诺设想了一个既不向外做工又没有摩擦的理想热机。
通过对热和功在这个热机内两个温度不同的热源之间的简单循环(即卡诺循环)的研究,得出结论:热机必须在两个热源之间工作,热机的效率只取决与热源的温差,热机效率即使在理想状态下也不可能的达到100%。
热寂说百科名片示意图“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论,这一推论是否正确,引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。
由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题,因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界,成了近代史上一桩最令人懊恼的文化疑案。
目录编辑本段提出毫无疑问,“热寂说”是热力学第二定律的提出者提出的。
热力学第二定律的提出者有两人,一位是英国的开尔文勋爵(Lord Kelvin)(即威廉·汤姆逊,W.Thomson),另一位是德国的克劳修斯(R.Clausius)。
那么,谁是“热寂说”的提出者呢?国内学术界大多数人都认为,“热寂说”的提出者是克劳修斯。
持此说的人一般都以恩格斯《自然辩证法》中反复提到的“克劳修斯的第二原理”的说法作为根据。
另外一条根据则是,“熵”的概念是由克劳修斯提出来的,而“热寂说”是反映宇宙中熵不断增大的一种极限状态,所以“热寂说”是由克劳修斯提出的。
事实上,如果仔细考察一下有关“热寂说”的历史文献,我们就会发现以上说法有误,至少是不准确的。
1852年4月19日,开尔文在《爱丁堡皇家学会议事录》上发表的《论自然界中机械能散逸的普遍趋势》一文指出:“在现今,在物质世界中进行着使机械能散失的普遍趋势……在将要到来的一个有限时期内,除非采取或将采取某些目前世界上已知的并正在遵循的规律所不能接受的措施,否则地球必将开始不适合人类像目前这样居住下去”。
[1]在这篇论文中,开尔文首次指出,从卡诺定理可以得出一个明显的结果,即当热从热的物体传到比较冷的物体时,就存在着机械能不可能完全恢复的耗散现象。
在自然界中普遍存在的这种不可逆转的机械能的耗散趋向,必然造成宇宙中热量的不断增加。
其直接后果是,地球必将“不适合人类像目前这样居住下去”。
显然,开尔文在这里对宇宙热寂的思想作了充分的暗示。
十年后,即1862年,开尔文发表《关于太阳热的可能寿命的历史考察》一文,该文曾被收入1902年出版的《科普讲演与致辞》一书。
热寂说热力学第二定律熵增耗散结构热寂说--热力学第二定律(熵增)--耗散结构00热寂说是十九世纪六十年代由德国物理学家克劳胥斯用热力学第二定律讨论宇宙问题而得出的一种错误结论。
热力学第二定律指出,在一个不与外界发生相互作用,即不与外界发生物质和能量交换的孤立系统中,熵的变化总是大于或等于零,这就是熵增加原理。
按照这一原理,孤立系统的熵必趋于极大,即趋向平衡态,最后达到温度平衡。
克劳胥斯不懂辩证法,不能正确理解热力学第二定律,故将这一只适用于有限范围的定律外推到无限宇宙中,1865年错误地把这个定律概括为“宇宙的熵趋极大”。
1867年他又在《关于热力学第二定律》的通俗讲演中,更加明确地说:“宇宙的熵趋向于极大。
宇宙越是接近于这个熵是极大的极限状态,进一步变化的能力就越小;如果最后完全达到了这个状态,那就任何进一步的变化都不会发生了,这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。
”这就是热寂说或宇宙热寂说。
这段话的意思是,自然界一切机械运动、电磁运动、化学运动等运动形式都将转化为热运动,而热运动则不能向其他运动形式转化,而热量不断向宇宙空间逸散,最后达到热平衡,宇宙各处温度都一样,于是一切变化都停止了,什么运动也没有,此时宇宙陷入热的死寂状态而毁灭。
如果要使宇宙复活重新运动起来,就必须靠外来的推动。
“因此,必须设想有上帝存在了。
牛顿的第一推动力变成了第一炽热。
”(《马克思恩格斯全集》第32卷第267页)热寂说一提出就受到宗教神学界和各种唯心主义派别的特别欢迎,利用它来作为世界末日论和上帝创世说的“科学”根据。
直到1951年,罗马教皇庇护十二世在《从现代自然科学看上帝存在的证明》的演说中,还将宇宙热寂说作为“承认宇宙中有个神圣的造物主”的证据。
实际上,宇宙热寂说和热力学第二定律之间并没有必然联系,前者并不是后者的科学推论。
恩格斯根据能量守恒和转化定律指出了热寂说的错误:一是违反了能量转化原理(质不灭原理),“克劳胥斯的第二原理等等,无论以什么形式提出来,都不外乎说:能消失了,如果不是在量上,那也是在质上消失了。
学习辩证法批判热寂说——兼评热力学第二定律
热力学第二定律虽然被认为是自然界中不可避免的定律,但有些物理学家,如热力学著名学者热寂,却有不同的看法。
他认为,能量范围中的任何失衡都可以通过总体能量的变种
消除。
因此,热力学第二定律不是不可避免的定律,而是一种具有一定条件的概率性现象。
为了回答这个问题,我们必须从辩证角度来考虑。
辩证思维是“反对对立矛盾的准确思维”,它把事物看作是相互联系、互相抵消、相辅相成的过程,它把事物踏入“历史关系”中加以
概括,它前进的积极性和把握自身解决问题的眼力都具有科学性。
因此,通过辩证思维,我们可以把热力学第二定律分为两个部分来讨论,即可循环性和不
可循环性。
从性质上说,不可循环的能量失衡只能通过能量的流失来消除,而且不可重复,因此热力学第二定律就不可避免。
而可循环的能量失衡可以通过某种方式的重复而得到消除,这样的能量失衡就不能说是不可避免的定律,所以热寂说也是可以理解的。
总之,通过辩证思维,我们可以分析热力学第二定律是一种有条件的概率性现象,而热寂说也是一种可以理解的观点。
热寂说和循环说
热寂说和循环说,是描述宇宙命运的两种概念。
热寂说,是指宇宙在经历漫长的时间之后,会渐渐失去活力和能量,最终进入一个永无止境、全无生命、全无活动的状态。
这是因为
宇宙会不断地膨胀,渐渐地稀薄,星体之间的相互作用力也会减弱,
最后星体间将断绝一切形式的联系。
宇宙将变得极度孤寂冷清,呈现
出冷促促的灰暗景象。
而循环说,则是指宇宙的演化是一个不断循环的过程。
宇宙有一
个起点,也会有一个终点,但由于万物之间无始无终,所以宇宙的终
点也就是另一个起点。
就像一个钟摆,摆动时时刻刻都在做往返,没
有终点也没有起点。
这种循环的过程被称为“宇宙大爆炸与重整论”。
这两种说法是科学家根据天文观测和理论分析,提出的两种可能性。
目前还没有确切的证据表明其中哪一种是正确的,但从目前的观
测数据来看,循环说更能得到支持,也更符合宇宙的普遍规律。
热力学第二定律揭示了自然界宏观过程的不可逆性,是19世纪自然科学发展所取得的伟大成果之一,它和其他许多自然规律一样,适用范围具有条件性和局限性.1865年克劳修斯把第二定律应用范围推广至整个宇宙,提出了"宇宙的熵趋于极大"的观点.1867年他进一步指出:"宇宙越接近于其熵为一最大值的极限状态,它继续发生变化的机会也越减小,如果最后完全到达了这个状态,也就不会再现进一步的变化,宇宙将处于死寂的永远状态."[1]这就是"热寂说".第二定律是否适用于宇宙?宇宙"热寂说"是否成立?这些问题虽然争论了一百多年,但至今尚未解决.目前西方某些学者倾向"热寂说",[2]他们认为当前流行的大爆炸宇宙说是支持"热寂说"的,理由是宇宙起源于一个密集能源的大爆炸.当这个稠密的能源向外膨胀时,它的膨胀速度逐渐减慢,从而形成了银河系、恒星和行星.当这个能源继续膨胀、消散时,它失去原来的秩序,最后使熵达到最大值,即达到热寂的最终热平衡状态.许多学者从哲学角度对"热寂说"进行了批判.本文则着重从物理学角度讨论这个问题.对热力学定律做出杰出贡献的克劳修斯,在1865年发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》的论文。
文章中把热力学第二定律表述为“一个孤立系统的熵永不减少”即熵增加原理。
在这篇文章的末尾,克劳修斯指出,如果热力学第一、第二定律适用于整个宇宙,则可以得到如下结论:“(1)宇宙的能量是恒定的;(2)宇宙的熵将趋于某个极大值。
”克劳修斯认为这两个结论是宇宙的基本原理。
1 867年,克劳修斯又进一步明确提出:“宇宙越接近于其熵为最大值的极限状态,它继续发生变化的可能性就越小;当它完全达到这个状态时,就不会再出现进一步的变化了。
宇宙将处于一种热寂(heat death)的永恒状态。
物理热力学第二定律知识点整理归纳物理热力学第二定律知识点整理归纳物理是高中生学好高中的重要组成部分,学好直接影响着高中三年的成绩。
下面是店铺收集整理的物理热力学第二定律知识点整理归纳,希望大家喜欢!一、热力学第二定律建立的历史过程19世纪初,巴本、纽可门等发明的蒸汽机经过许多人特别是瓦特的重大改进,已广泛应用于工厂、矿山、交通运输,但当时人们对蒸汽机的理论研究还是非常缺乏的。
热力学第二定律就是在研究如何提高热机效率问题的推动下,逐步被发现的,并用于解决与热现象有关的过程进行方向的问题。
1824年,法国陆军工程师卡诺在他发表的论文论火的动力中提出了著名的卡诺定理,找到了提高热机效率的根本途径。
但卡诺在当时是采用热质说的错误观点来研究问题的。
从1840年到1847年间,在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下,热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。
热动说的正确观点也普遍为人们所接受。
1848年,开尔文爵士(威廉汤姆生)根据卡诺定理,建立了热力学温标(绝对温标)。
它完全不依赖于任何特殊物质的物理特性,从理论上解决了各种经验温标不相一致的缺点。
这些为热力学第二定律的建立准备了条件。
1850年,克劳修斯从热动说出发重新审查了卡诺的工作,考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实,得出了热力学第二定律的初次表述。
后来历经多次简练和修改,逐渐演变为现行物理教科书中公认的克劳修斯表述。
与此同时,开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述,后来演变为更精炼的现行物理教科书中公认的开尔文表述。
上述对热力学第二定律的两种表述是等价的,由一种表述的正确性完全可以推导出另一种表述的正确性。
二、热力学第二定律的实质1、可逆过程与不可逆过程一个热力学系统,从某一状态出发,经过某一过程达到另一状态。
若存在另一过程,能使系统与外界完全复原(即系统回到原来的状态,同时消除了原来过程对外界的一切影响),则原来的过程称为可逆过程。