Question

如圖所示，一個圓柱形氣缸，中間有一隔板，板壁上有一孔，并有一閘門K，右側有一不漏氣的活塞P．開始時閘門K關閉，氣缸左側充有一些空氣，活塞P位于氣缸右側，隔板與活塞P間為真空．打開閘門K，空氣將充滿氣缸的左右兩側．再推動活塞P，直至緊挨隔板，關閉閘門K，然后再把活塞P拉至氣缸右側的初始位置，這樣，氣缸、活塞及缸內氣體組成的系統又恢復到開始的狀態．這與熱力學第二定律是否矛盾？為什么？

 

Answer 1

   與熱力學第二定律不矛盾．開始時，打開閘門K，空氣自發地從左側擴散到右側，但它回復到原來狀態卻不是自發進行的，需要外力推動活塞向左運動，把空氣“壓”回到左側，關閉K后，再把活塞用力拉回開始時的位置，也是外力做功．這說明氣體可以自發地從一邊濃厚另一邊處于真空的狀態變為兩邊均勻分布的狀態，但不可能“自發地”反過來進行，而必須引起外界的變化．

解析:

與熱力學第二定律不矛盾．開始時，打開閘門K，空氣自發地從左側擴散到右側，但它回復到原來狀態卻不是自發進行的，需要外力推動活塞向左運動，把空氣“壓”回到左側，關閉K后，再把活塞用力拉回開始時的位置，也是外力做功．這說明氣體可以自發地從一邊濃厚另一邊處于真空的狀態變為兩邊均勻分布的狀態，但不可能“自發地”反過來進行，而必須引起外界的變化．