国家海洋局事业编待遇:半透膜是“麦克斯韦妖”吗？

关键只在一点，严格的“麦克斯韦妖”是被设想成在一个封闭系统之中的、凭自身的能力使速度大小不同的分子分开的精灵，经过几代科学家的努力，已经知道这是不可能的事情。而实验室中的半透膜并不具备这种封闭条件：没有物质也没有能量交换（意味着你甚至不能看见它！）

热力学第二定律
thermodynamics，second law of

关于一切涉及热现象的实际宏观过程方向的热力学定律。它指出，一切涉及热现象的实际宏观过程都是不可逆过程。
机械运动、电磁运动中的各种不涉及热现象的过程都是可逆的，可以正向进行，也可以逆向进行，逆过程的每一步都与正过程相同，只是次序相反。但是，功变热量、热传导、自由膨胀等涉及热现象的过程却都不能自动地逆向进行，使系统和外界完全复原。热机把热变为功，热力学第一定律断言其效率不可能大于1，但能否接近或达到100％呢？换言之，物体的机械能可以通过摩擦、阻尼、内耗等方式自发地全部转化为系统的内能；反之，系统的内能能否自发地转化为机械能而不产生其他影响呢？卡诺定理指出，这是不可能的 ，因为存在着某种理论上的限制。由此可见，尽管热量和功都是传递的能量，都是过程量，可按热功当量换算；但也有重要的区别，作功是通过系统整体的宏观位移实现的，传热则是通过组成系统的大量分子的无规则热运动和相互之间的作用实现的。热功转换是系统内分子无规则热运动能量与系统有规则整体运动能量之间的转换。这种转换不仅在总量上要守恒以满足热力学第一定律，而且还必须在转换的方向和限度上受到限制。这正是热运动区别于其他运动形式的特殊本质。热力学第二定律就是这一特征的概括。
热力学第二定律有多种表述方式，常用的是以下两种 。①开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响。或第二类永动机是不可能造成的。第二类永动机是能从单一热源吸取热量并使之完全变为有用的功而不产生其他影响的机器。虽然，它并不违反第一定律。②克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。这两种表述分别揭示了热功转换过程和热传导过程的不可逆性。可以证明两种表述完全等价 。这表明，各种不可逆过程具有深刻的内在联系。因此，可以选用任何一种特殊的不可逆过程来表述普遍的规律。无论采用何种表述，热力学第二定律的实质是指明，在一切涉及热现象的实际宏观过程中，能量转换或传递的方向、条件和限度。
态函数熵为热力学第二定律提供了定量表述，熵的微观含义揭示了热力学第二定律的微观本质和统计意义。