尹世伟 郭庆伟 李鑫茹 潘龙

(陕西师范大学化学与材料科学学院 陕西西安 710062)

人类活动离不开能源。作为提供能源的主要物质——煤炭和石油资源是有限的。同时，煤炭和石油燃烧时会污染空气，影响人类活动。地球上四分之三的面积都被水覆盖，于是，有人提出这样一个想法：设想有一个极大的集热器，可以收集海水温度降低过程中释放的能量，并在需要能量时释放出来加以利用。这个想法的确诱人，因为这并不违反热力学第一定律。有人测算过，这个想法若能实现，只要使整个海水温度下降0.01℃，则对外所做的功可供全世界的工厂上千年之用。19世纪的科学家对此进行了长时间的探索研究。然而，结果却令人遗憾。为什么这种想法不能实现呢？

原来，热传导是有方向性的，有条件的。这就是热力学第二定律给出的答案。

热力学第二定律和熵概念的提出，是科学史上一个重要的里程碑。熵唯一地表达了变化和时间方向的普适性特征，第一次从全域的角度阐述了变化方向的含义，并将时间表达为变化的内部性质[1]。

以下是熵的发展简史：

1 工业革命与内燃机的发明

伴随着生产力的发展与物质需求的迅速增长，人们迫切需要改善现行生产方式以提高生产效率。蒸汽机的发明引起了一场工业革命，出现了劳动分工，生产效率明显提高。然而，当时蒸汽机的效率非常低，于是众多科学家和工程师开始踏上提高热机效率之路，其中卡诺的研究引领了后来者前进的方向。……