热力学第二定律是热力学的一个基本定律,也是自然界中最具普适意义的定律之一。它的一个重要后果是:自然界总是向着熵增的方向发展。下面我们从熵的角度来理解热力学第二定律。
什么是熵?
熵是热力学基本量之一,是描述系统无序程度的参数。在热平衡状态下,熵的值达到最大,随着外界条件的改变,系统的熵可能会增加或减少。
热力学第二定律的表述
热力学第二定律的表述有多种方式,其中最著名的是:对于一个孤立系统,熵永远不可能减少。
热力学第二定律的意义
热力学第二定律表明,自然界中任何系统在逐渐接近热平衡状态的过程中,系统的无序程度一定会增加,熵也一定会增加。这一定律同时也表明:自然界中不存在任何完全高效的过程,所有的过程都有一定程度的能量浪费,因为能量的转化必然 Begingroup 生热、散热,能量被转化为 完全可用的形式(也就是所谓机械能)是不可能的。
结论
热力学第二定律告诉我们,在自然界中,任何有序程度提高的过程都需要消耗能量,并且会产生更多的熵。换句话说,自然界永远趋向于无序。这一点对于我们理解地球上任何生态系统的演化和自然资源的消耗都有着重要的意义。