现在的热力学教科书几乎都强调：“自然界的不可逆过程都是相互关联的。”通常热力学教科书中都详细介绍：1. 1850年克劳修斯对热力学第二定律的表述：“一个自行动作的机器，不可能把热从低温物体传到高温物体去”。2. 1851年开尔文对热力学第二定律的表述：“不可能用无生物把物质的任何一部分冷至比周围最低温度还要低的温度而得到机械功”。以及3. 通过卡诺循环等步骤来证明克氏说法与开氏说法是等效的。对“自然界的不可逆过程都是相互关联的”结论也是通过卡诺循环等步骤来类似证明的。

 

2007年我在美国看到了1865年克劳修斯对热力学第二定律的另一种表述的英文原文（或英译文原文），姑且称之为克劳修斯对热力学第二定律的第二种表述：

 

按我已经给出的第二基本原理形式, 可以断言所有发生在自然界的转变可以沿着它们自己确定的方向, 我设定为正, 没有补偿地自己进行; 但是反过来说, 它们要按负方向进行就只可能在同时发生的正转变的补偿下进行. (The second fundamental theorem, in the form which I have given to it, asserts that all transformations occurring in nature may take place in a certain direction, which I have assumed as positive, by themselves, that is, without compensation; but that in the opposite, and consequently negative direction, they can only take place in such a manner as to be compensated by simultaneous occurring positive transformations.)

 

请问克劳修斯对热力学第二定律的第二种表述能不能也通过卡诺循环等步骤来证明：它和前面的克氏说法与开氏说法是等效的？或者说克劳修斯的这种表述中的不可逆过程能不能也通过卡诺循环等步骤来证明：它和前面所讲的两种不可逆过程中的任何一种相关联的？

 

我个人的意见是：克劳修斯对热力学第二定律的第二种表述和前面的克氏说法与开氏说法是不等效的。对“自然界的不可逆过程都是相互关联的”的结论也是需要加以纠正或明确含义的。前面的克氏与开氏对热力学第二定律的表述是经典热力学对简单体系自发不可逆过程的第二定律表述，而克劳修斯对热力学第二定律的第二种表述是现代热力学对复杂体系自发过程(即“正转变”)和非自发过程（即“负方向进行”）之间热力学耦合（即克劳修斯的“补偿”）的第二定律启蒙表述。这对现代热力学的发展是极其重要的。

 

由于这一结论对热力学学科发展以及当前的热力学教学改革都具有重大的意义，为此特别在科学网上发表这一博文公开征求和我持相反意见的解答和证明。

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