河南师范大学《大学物理》课件-07热力学

《大学物理Ⅰ》河南师范大学

气体动理论：微观理论，运用统计方法建立宏观量与相应微观量平均值之间的关系热力学：宏观理论，从能量观点出发，研究热现象的宏观规律热力学基础第6章

热力学第零定律如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡.这一结论称做“热力学第零定律”.热力学第零定律于1930年由福勒(R.H.Fowler)正式提出,比热力学第一定律和热力学第二定律晚§6-1热力学第一定律

热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。基本概念内能功热量关于能量守恒与转化的定律一、系统的内能热力学系统：所要研究的物体外界：与系统发生作用的环境——系统状态的单值函数真实系统内能对理想气体——温度的单值函数二、热功等效性高温物体加热方法搅拌器作功和热量传递具有相同的效果，它们都是能量变化的量度

1卡=4.186J关注：平衡态过程的功

准静态过程：过程中每一中间状态都可近似看作为平衡态的过程非常缓慢地膨胀三、准静态过程中的功理解与讨论(2)可在p-V图上用一条曲线表示准静态过程讨论：(1)每一中间状态可用状态量p、V、T

描述(3)功的几何意义：数值上等于p~V

图上过程曲线下的面积四、热量热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。系统外界质量

M比热

c吸收热量dQ温度升高dT热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。dQdcMT的过程中所吸收的热量系统由温度T1

变到温度T2QT12TMmTdCQd

mol性质实质内能热量功状态量过程量过程量是构成系统的全部分子的平均能量之和。是系统的宏观有序机械运动与系统内大量分子无规热运动的相互转化过程。是外界物质分子无规热运动与系统内物质分子无规热运动的相互转化过程。内能、功、热量

的国际标准单位都是焦耳（J）

五、热力学第一定律对微小的状态变化过程(1)

E：状态的单值函数讨论:

(2)A：过程曲线下面积——与过程无关——与过程有关Q：——与过程有关Q12EEA在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外作功之和。AQ12EE

说明：正负号意义(2)

E:

“＋”——系统内能增加(3)A:

“＋”——系统对外作功(1)

Q:

“＋”——系统吸热“－”——系统放热“－”——系统内能减少“－”——外界对系统作功另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造成的。

能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器达.芬奇也尝试过一个，失败后得出结论：永动机是不可能实现[例1]系统从a→b→a经历一个循环，且Eb>Ea

。(1)试确定a→b，以及b→a的功A的符号及含义；(2)Q的符号如何确定；(3)循环总功和热量的正负。解：(1)a

b,

气体膨胀b

a,气体压缩A1>0:气体对外做功

A2<0:外界对气体做功(2)a

b:吸热b

a:放热(3)a

b

a:总功：凡例pOV解法提要：QA12EEI过程II过程VaabVb系统内能的变化及对外作的功。练习

系统从平衡态a

平衡态b,吸收热量500J，对外作功400J；然后从b态回到a态，向外放出热量300J。III

过程IEEaQAIIb500400100(J)

过程IIEaEb()EEab100(J)300200QAIIII()EEab(100)(J)0外界向系统作功求II从b

到a过程中，§6-2热力学第一定律对于理想气体的应用特点：1.等体过程(V=常数)等体吸热过程一、等值过程理想气体的物态方程VpMmRT系统保持体积不变T常量p1等体升压过程所吸收的热量全部用于增加系统的内能pOVaVbaappb

2.等温过程(T=常数)特点：或等温膨胀过程VpMmRT

系统保持温度不变T常量VppOVaVbVbaappb等温膨胀等温过程气体吸收的热量全部转化为对外作功。3.等压过程(p=常数)或等压膨胀过程VpMmRTVT常量1系统保持压强不变ppOVaVapbbaV等压膨胀过程所吸收的热量，一部分用于增加系统的内能，一部分用于对外界做功请问:双原子气体在等压膨胀过程中,对外做功和从外界吸收能量的比值为_____?

等体等温等压4、微分方程[例2]质量一定的单原子理想气体开始时压强为3atm，体积1L，先等压膨胀至体积为2L，再等温膨胀至体积为3L，最后被等体冷却到压强为1atm。求气体在全过程中内能的变化，所作的功和吸收的热量。解：内能与过程无关

二、气体的摩尔热容热容C：物体温度升高(或降低)1K所吸收(或放出)的热量单位质量的热容即——比热单位摩尔的热容——摩尔热容

1.定体摩尔热容CV,m1mol气体在等体过程中的摩尔热容

讨论：(1)CV,m

只与分子自由度有关一般过程：(2)等体过程：物理意义：每个自由度的平均动能为

(1/2)kT，自由度越多，需要的热量也越多

2.定压摩尔热容Cp,m1mol气体在等压过程中的摩尔热容定义——比热比讨论:(1)Cp,m>CV,m物理意义：等压过程吸热,不仅提高内能，而且对外作功(2)等压过程[例3]设理想气体的摩尔热容随温度按Cm=aT

的规律变化，a为常数。求1mol此理想气体的过程方程式。解：根据热力学第一定律1mol气体摩尔热容分离变量积分常数整理得与外界无热量交换

绝热过程：气体与外界无热量交换的变化过程三、绝热过程dQ=01.绝热过程的特点(1)绝热膨胀过程(A>0)的同时降温降压；由有又即全靠消耗系统自身的内能对外作功(2)绝热压缩过程(A<0)的同时升温升压。2.绝热过程方程又即消去dT：或解得——绝热过程方程由理想气体状态方程有气缸中有一定量的氦气（视为理想气体），经过绝热压缩，其体积变为原来的一半，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？如果是氮气，结果为多少？

3.绝热线与等温线3.1数学方法：比较两曲线交点A处的斜率

等温即绝热即等温线绝热线1gCpCV

2.物理方法：比较引起p下降的因素等温膨胀：pVpV0((pV,绝热线等温线绝热线较陡VpQpTNTVnkpn,除共同因素外，还因消耗内能，，TV使p

不变，导致的因素只是TVp绝热膨胀：归纳理想气体物态方程VpRMmT热力学第一定律QAEEAQ过程过程方程2p1T常量p1T1pT2V1T常量pT1pT21V2VV常量1p1V22VpV常量g11pVgp22Vg0MmTCVMmTCVMmTCV00MmTCpMmTCVpVMmCTQMmTCVEpVdATTT21E2E1E2iRCVCpCVRgCVCp或MmTR或MmRT1lnV21V1p1VlnV21VMmRT1lnV21V1p1VlnV21V或11pVp22Vg1等体等压等温绝热[例4]如图，对同一气体，I为绝热过程，则J和K过程是吸热还是放热?解：对I过程对J过程吸热对K过程放热[例5]如图，同一气体经过等压过程AB,等温过程AC，绝热过程AD。问(1)哪个过程作功最多?(2)哪个过程吸热最多?(3)哪个过程内能变化最大?解：(1)由过程曲线下面积知A

B过程作功最多(2)等压过程：VT等温过程：绝热过程：VTA

B(3)比较即过程内能变化最大A

BA

D如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是:

(A)b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功

(B)b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功．

(C)b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功．(D)b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功．

封闭曲线---循环过程

一、循环过程特征循环过程：系统从某一状态出发经历一系列变化后又回到了原态的整个变化过程。A循环包括:正循环(顺时针)A>0§6-3循环过程卡诺循环

逆循环(逆时针)A<0——热机——致冷机循环曲线包围面积代表系统作的净功aVVb

二、热机及其效率净吸热：净功

A

为循环过程曲线所包围的面积净功工质：热机进行热功转换的媒介物质设工质从高温热源吸热

Q1，向低温热源放热

Q2，对外作功A低温热源T2高温热源T1

热机效率：一次循环过程中，工质对外作的净功占从高温热源吸收热量的比例说明：Q2包括整个循环过程中放出的热量(绝对值）Q1包括整个循环过程中吸收的热量即[例6]1mol氧气作如图循环，AB为等温过程，BC

为等压过程，CA

为等体过程。试计算循环效率。已知V2=2V1，p1=2p2。解：吸热放热外界的功三、致冷机及其制冷系数高温热源T1低温热源T2致冷系数：从低温热源吸收的热量Q2与外界作的功A之比即

四、卡诺循环两个等温过程和两个绝热过程组成的循环ab、cd：等温过程bc、da：绝热过程——理想模型ab：从T1吸热低温热源T2高温热源T1cd：向T2放热(绝对值)卡诺热机1Q2Q卡诺热机效率：由绝热过程方程有：有高温热源温度T1

越高，低温热源温度T2

越低，卡诺循环效率就越大。例7.设以氮气为工作物质进行卡诺循环，在绝热膨胀过程中气体的体积增大到原来的两倍，求循环的效率．

解：据绝热过程方程：=恒量

即卡诺逆循环致冷pOV2Q1QdcabT12TT12T2Q1QA1Q2Q高温热源T1低温热源2T工质工质1Q1Q2Q2Q卡诺逆循环的致冷系数w2Q2Q1Q2TT12T卡

致冷系数随着被致冷物体的温度变化而变化。被致冷物体的温度越低，则卡诺逆循环的致冷系数越小。2TA1Q2Q求？例8

卡诺致冷机使1kg0C的水变成0C的冰，需作多少功？解法提要：2Q2Q1Q2TT12Tw卡10.11kg0C

的水变0C的冰需取出热量2Q3.3510

513.35105（J）A外界需向致冷机作功2Qw卡3.3210(J)4工质工质低温热源2T

0+273=273（K）高温热源T127+273=300(K)环境温度27C冰的溶解热为3.3510Jkg51已知1Q1Q2Q2Q被致冷的0C水变0C的冰问题:能否制造效率等于100%的热机?1.

开尔文说法

(1851年)或第二类永动机(

=100%)是不可能造成的不可能从单一热源吸取热量，使它完全变为有用功而不引起其他变化高温热源T1低温热源T2§6-4热力学第二定律

讨论:(1)将热量全部变为功是可能的。如等温膨胀时有Q=A，但这一定要引起其他的变化，如体积增大

(2)使其回到初始状态的循环过程则要放热(3)开尔文说法反映了功热转换的不可逆性热量不能自动地从低温物体传向高温物体低温热源T2高温热源T12.克劳修斯说法(1850年)讨论:(1)热量从低温物体传向高温物体是可能的，如制冷机，但不是自动的(2)克劳修斯说法反映了热传导过程的不可逆性

3.两种说法本质上的一致性反证法证明：设克劳修斯说法不成立,即热量可以从低温物体自动地传给高温物体T2T1T1T2T1T2T1T2

讨论：热力学第一定律说明了任何过程中能量守恒，主要从数量上说明功和热量的等价性热力学第二定律说明了并非任何能量守恒过程都能实现，即变化过程有方向性。从转换能量的质的差异来说明功和热量的本质区别，从而揭示普遍存在的一类不可逆过程。用热力学第二定律证明绝热线与等温线不能相交于两点A12QOVp等温线绝热线若图上绝热线与等温线相交于两点pV则可作一个由等温膨胀和绝热压缩准静态过程组成的循环过程。1

系统只从单一热源（等温过程中接触的恒定热源）吸热。

Q1

完成一个循环系统对外作的净功为=，并一切恢复原状。

AQ1

这违背热力学第二定律的开尔文表述，故绝热线与等温线不能相交于两点。4、第二定律的实质热力学第二定律可有多种表述，这些表述都是等价的。

这些表述尚未揭示出第二定律的实质。

第二定律的实质是：一切与热相联系的自然现象中它们自发地实现的过程都是不可逆的。一些近平衡的非平衡态过程(泻流、热传导、黏性、扩散以及大多数的化学反应过程)都是不可逆的；

一、可逆过程和不可逆过程可逆过程：反向进行并返回到原状态，且系统和外界都不发生变化的过程1.自然现象的不可逆性落叶永离，覆水难收生米煮成熟饭逝者如斯§6-5可逆与不可逆过程卡诺定理

八宝山——不可逆！出生

童年

少年

青年

中年

老年

“今天的你我怎能重复昨天的故事!”

(1)功热转换是不可逆的功可以自动地转变为热，热不能自动地转变为功(2)热传导是不可逆的热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆的(3)气体自由膨胀是不可逆的(4)生命过程是不可逆的实际过程都是不可逆过程摩擦生热,但热不能引起滑动的功.

冬天烤火

2.可逆过程的实现不可逆缘由功热转换：存在摩擦耗散热传导：热学不平衡气体自由膨胀：力学不平衡生命过程：复杂的不平衡过程无摩擦的准静态过程是可逆的

有关热现象的实际宏观过程和非准静态过程都是不可逆过程。违背热力学第一定律的过程都不可能发生。不违背热力学第一定律的过程不一定都可以发生。

二、卡诺定理定理1：工作在相同的高低温热源之间的所有可逆热机，不论用何种工质，效率都相等，为证明：T2T1让甲机逆向运行，并调节使

Q2=Q2’效率分别为设甲、乙两台可逆机工作在相同的高低热源之间T2T1甲乙组成复合机：——违反热力学第二定律若则T2T1不可能即有从高温热源吸热全部用来对外作功T2T1

同理：若使甲、乙反向运行，可证有定理2：工作在相同高低温热源间的所有不可逆热机的效率不可能高于可逆热机或即以下不讲§6-6熵与熵增加原理

热力学第二定律无论是利用两种表述，还是利用四种不可逆因素来判别可逆与不可逆都有很多局限性。

联想到第一定律是因为找到了态函数内能，建立了第一定律数学表达式才能成功地解决很多实际问题。

与此类似，若要方便地判断可逆与不可逆，要更进一步揭示不可逆性的本质，也应找到一个与可逆,不可逆性相联系的态函数——熵，在熵基础上进一步建立第二定律的数学表达式，以便运用数学工具来分析和判断可逆与不可逆过程。为了能引入态函数熵，要分三步走:(1)建立卡诺定理(主要内容);(2)建立克劳修斯等式及不等式；(3)引入熵并建立熵增加原理。

一、熵1.热温熵对卡诺热机，若Q2为代数值而不是绝对值熵：描述系统中大量分子运动不规则(无序)程度的物理量则Q/T——热温熵

(2)循环数趋于无穷多上述结果可推广到任意可逆循环(1)近似为许多微小的卡诺循环组成有则——克劳修斯等式即任一可逆循环过程热温熵之和为零锯齿型曲线原可逆循环曲线过程？状态？设系统经一可逆循环1a2b12.熵过程可逆即与过程无关，只取决于初末态

——态函数：熵对于一个微小的可逆过程或——热力学基本关系式（1）熵变的计算：积分路径必须是连接始末状态的任一可逆过程如1→2是不可逆过程，可在1→2间想象一可逆过程，再计算讨论：(2)熵是态函数。系统状态参量确定了，熵也就确定了(3)若把某一初态定为参考态，则任一状态的熵可表示为它无法说明熵的微观意义，这是热力学这种宏观描述方法的局限性所决定的。(4)虽然“熵”的概念比较抽象，很难一次懂得很透彻，但随着科学发展和人们认识的不断深入，人们已越来越深刻地认识到它的重要性不亚于“能量”，甚至超过“能量”。[例9]1mol理想气体由初态1(T1,V1)经某一过程到达末态2(T2,V2)，求熵变。设CV,m为常量。解：等体：温过程和一可逆等温膨胀过程(如图)设计一可逆等体升等温：1到2过程

几种典型不可逆绝热过程是:(1)自由膨胀过程(违背力学平衡条件);(2)热传导过程(违背热学平衡条件);(3)电阻发热过程(耗散过程).

在绝热条件下这三类过程的总熵变都是增加的.

l

同样可发现，在绝热扩散过程及很多绝热的化学反应过程中的总熵也是增加的。

大量实验事实表明，一切不可逆绝热过程中的熵总是增加的。可逆绝热过程中的熵是不变的。二、熵增加原理由卡诺定理有即对任意不可逆循环有——克劳修斯不等式1.不可逆循环

2.非循环的不可逆过程

不可逆设系统由

1经任一不可逆过程

1a2

变化到2设想系统又由2经另一可逆过程

2b1回到1，则构成一不可逆循环1a2b1可逆

不可逆可逆

——热力学第二定律的数学表达式讨论：即在孤立系统中，不可逆过程的熵不可能减少，即总是沿熵增加方向进行(2)对于一个孤立系统：dQ=0——熵增加原理(1)对任一微小的不可逆过程有

说明(1)熵值具有可加性，系统的熵等于系统内各部分熵之和(2)熵增加原理是对孤立系统而言，非孤立系统熵值可以不增加，也可减少。(3)在孤立系统内部，个别物体的熵值可以增加、不变或减少例如，不把热源包括在内的理想气体可逆放热过程，其熵值减少。理想气体在等温压缩至V/2时的熵变？？

热力学虽然具有普适性与可靠性，但也有它的局限性。

就第二定律而言，它只能说明自然界中任何宏观系统必遵从这一有关可逆与不可逆性的基本规律。关于熵，它只能作出dS=dQ/T的定义，

要解释熵的物理意义，解释为什么在不可逆绝热过程中熵总是增加的，解释为什么一切与热相联系的一切宏观过程都是不可逆的

需采用统计物理及分子动理论的方法去探讨过程不可逆性的本质及熵的本质。三、热二定律的微观意义1.宏观态与微观态微观态宏观态A3B0A2B1A1B2A0B3ABabc0ab,ac,bcc,b,aa,b,cbc,ac,ab0abc宏观态中包含的微观数1331

四个粒子有结果：系统越趋于平衡态，对应的微观态数越多微观上，孤立系统中一切自发或不可逆过程总是向无序性增大方向进行——熵增加原理的物理意义2.热二定律的微观意义功热转换：实际过程机械能内能热传导：高低可别相同(不可区别)热运动动能传递混乱气体自由膨胀：相对有序无序即一切实际过程总是沿无序性增大的方向进行——热力学第二定律的微观意义无序有两种，一种是静止粒子的空间分布的无序；另一种是运动粒子的无序性。

显然，对于热运动来说，热运动越剧烈，即温度越高，就越是无序-----熵增加

粒子的空间分布越是处处均匀，分散得越开(即粒子数密度越小)的系统越是无序；粒子空间分布越是不均匀、越是集中在某一很小区域内，则越是有序。注意：有序并非整齐。气体分子均匀分布于容器中是整齐的，但它却是最无序的。相反，气体分子都集中于容器的某一角落中而变化为液体，对于整个容器来说这并不整齐，却是较有序的。

3.热力学概率与熵——玻尔兹曼关系k为玻尔兹曼常数热力学概率(宏观状态出现的概率)：任一给定的宏观态相对应的微观态数玻耳兹曼用统计物理证明了表示微观粒子无序度的热力学概率和系统的熵之间有如下关系熵是态函数熵有可加性熵是系统无序性的量度熵的几个重要性质ksWln熵是态函数熵是态函数，其变化只与系统宏观态的变化有关，与具体过程无关。sW由系统的宏观态决定，故因熵具有可加性两独立事件出现的总概率是这两个事件概率的乘积。因此，若一个系统由两个独立的分系统A、B组成，对于某一宏观态，合系统的热力学概率是两个分系统的热力学概率的乘积，即：W=WAWB.合系统的熵BW)墓碑上的公式

玻耳兹曼关系式不仅对熵作了微观解释，说明熵是系统微观粒子无序程度的度量。

而且为20世纪下半叶信息时代的开创和揭开遗传密码的奥秘奠定了重要基础，

从而把熵的概念推广到信息系统及生命系统中。玻耳兹曼是统计物理学的泰斗，其贡献十分突出，以他的英名命名的方程、公式很多，也都很重要。但是,在他的墓碑上没有墓志铭,唯有玻耳兹曼关系式镌刻在他的胸像上面的云彩中。l

这是因为玻耳兹曼关系已远远超出他的其它贡献。

玻耳兹曼关系不仅把宏观量熵与微观状态数联系起来，从而以热力学概率形式表述了熵及热力学第二定律的重要物理意义，而且对信息科学、生命科学乃至社会科学的发展都起了十分关键性的推动作用，对20及21世纪科学和技术的发展产生极深远的影响。[例11]求

mol的某种理想气体进行绝热自由膨胀的熵变。设两部分体积分别为V1和V2解：系统绝热对外不做功即温度不变设想气体经过一个可逆等温膨胀过程某理想气体的摩尔热容为Cv，经可逆等容过程温度由T升至2T，则气体的熵变

S＝________。热学---over多方过程概念多方过程多方过程理想气体物态方程VpRMmT热力学第一定律QAE等体、等压、等温状态参量pVT分别不变绝热pVT都变但过程量Q0MmCTQ即0或0现在讨论（多方）过程pVT都变Q或()CC

的普遍情况为常量（含零及非零）时多方过程方程热力学第一定律dQEdAdMmCTdCVTdMmpVd理想气体的物态方程VpRMmTpVdVpdRMmTdMmTdpVdCCV((pdVCCV((RCCV((Vpd0联立消去TdCCV((CCp((dVVppd0令CCV((CCp((（常数）ndVVppd0n两边积分得plnVln常量n得多方过程方程常量Vpn称为多方指数n多方热功算式多方过程方程常量VpnnCCV((CCp((称为多方指数pVnVpnVpn1122多方过程系统对外作功ApVdV12VV12VVpn11VnVdVp11Vp22n1MmTR((T12n1内能变化EMm((T1T2CV吸收热量QAEMm((T1T2CMm((T1T2CVMmTR((T12n1等温过程n1常量Vp绝热过程gn常量Vpg等压过程n0CCp等体过程nCCV8CVCCpnn1可写成n

可以是非整数，给定一个对应着一个多方过程n

等温、绝热、等压、等体过程，是多方过程的特例n1g介于等温与绝热之间的过程1ngn00008080反证法证明设可逆机a的效率为

a它小于另一热机b的效率

b即

a可<

b任现有两部热机，一为可逆机a.以圆圈表示.另有一任意热机b(是可逆的，也可是不可逆的)，以方框表示.

它们都工作在相同的高温热源(温度为T1

)及低温热源(温度为T2

)之间。l

若热机a从高温热源吸热Q1,向外输出功W后，再向低温热源放出Q2

的热。

T1T2

｜Q1’｜-｜Q2’｜=｜Q1｜-｜Q2｜将它代入

a可<

b任

利用热机效率的定义，调节热机b的冲程(即活塞移动的最大距离)，使两部热机在每一循环中都输出相同的功(W=W

‘

)｜Q1｜-｜Q1’｜=｜Q2｜-｜Q2’｜>0则有因，｜Q1｜-｜Q1’｜=｜Q2｜-｜Q2’｜则有热量｜Q2｜-｜Q2’｜从低温热源不断流到高温热源去，而外界并未对联合机器作功，因而违背克氏表述。l

把a机与b机联合运转，这时热机b的输出功恰好用来驱动制冷机a。

联合运转净效果是，高温热源净得热量｜Q1｜-｜Q1’｜

，低温热源净失热量，｜Q2｜-｜Q2’｜说明前面的假定是错误的.

正确的只能是b机效率不能大于a机的效率，即

l

若b机也是可逆机，按与上类似的证明方法，也可证明卡诺定理指出了提高热机效率的方向——使实际的不可逆机尽量地接近可逆机卡诺的功绩卡诺的功绩l

卡诺的伟大就在于，他早在1824年，即第二定律发现之前26年就得到了这一“不可能性”，假如年轻的卡诺不是因病于1832年逝世，他完全可以创立热力学第二定律.卡诺只要彻底抛弃热质说的前提，同时引用热力学第一定律与第二定律，就可严密地导出卡诺定理。

事实上，克劳修斯就是从卡诺在证明卡诺定理的破绽中意识到能量守恒定律之外还应有另一条独立的定律的。

也就是说作为热力学理论的基础是两条定律，而不是一条定律，于是克劳修斯于1850年提出了热力学第二定律。而当时第一定律才得到普遍公认。正如恩格斯所说：“他(卡诺)差不多已经探究到问题的底蕴，阻碍他完全解决这个问题，并不是事实材料的不足，而只是一个先入为主的错误理论”。这个错误理论就是“热质说”卡诺的科学思维方法

卡诺英年早逝，他能在短暂的科学研究岁月中作出不朽贡献是因为他善于采用科学抽象的方法，他能在错综复杂的客观事物中建立理想模型。在抽象过程中，把热机效率的主要特征以纯粹理想化的形式呈现出来，从而揭示了客观规律。

卡诺热机与其他理想模型诸如质点、刚体、理想气体、理想流体、绝对黑体、理想溶液一样都是经过高度抽象的理想客体。它能最真实、最普遍地反映出客观事物的基本特征。信息熵麦克斯韦妖

19世纪下半叶，在第二定律成为物理学家的热门话题时，麦克斯韦曾虚构了一个小盒子，这个盒子被一个没有摩擦的、密封的门分隔为两部分。最初两边气体温度、压强分别相等，门的开关被后人称作麦克斯韦妖的小妖精控制(如图所示)。当它看到一个快速气体分子从A边飞来时，它就打开门让它飞向B边，而阻止慢速分子从A飞向B边；同样允许慢速分子(而不允许快速分子)从B飞向A。

这样就使B

气体温度越来越高，A

气体温度越来越低。若利用一热机工作于B、A之间则就可制成一部第二类永动机了.

对这与第二定