热力学第二定律和熵

自然界里的自发过程常常具有一定的方向性。例如热量只能从高温物体传递到低温物体；溶解的盐类总是从高浓度溶液向低浓度溶液扩散；水流总是从高压向低压流动；岩块总是从高位势向低位势移动等等。假设在上述例子中，那些自发过程可以以相反方向进行的话，那么它们的能量变化并不违背热力学第一定律的。如低温物体内能变小，高温物体内能变大，使热量从低温物体自发地传递到高温物体上去。但是，实践表明，这种情况是决不会出现的。说明制约自然界中自发过程进行的方向，除了第一定律外，还存在其他的制约因素。热力学第二定律正是阐明自发过程进行的方向的。第二定律有几种不同的表述。
     例如，克劳修斯（Clausius，1850）的说法：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。凯尔文（Kelvin，1851）的说法：不可能从单一热源取热使之完全变为有用功而不引起其他变化。此外还有一些其他的定性表述。为了定量表达第二定律，如同第一定律引入内能一样，第二定律引入了一个新的态函数——熵。体系在无限小的可逆过程中所吸收的热量δQ_R（R 表示可逆过程），除以传热时的温度T所得的商，定义为体系的微分熵变dS，即：