开尔文
如果我们回到刚才说的卡诺热机的效率问题，卡诺热机效率取决于高温热源跟低温热源的温度，跟工作介质无关。从单一的高温热源吸热然后转变为功，那就意味着这个热机的效率是百分之百。所以实际上开尔文的表述也就是说效率为百分之百的热机是不存在的。我们刚才说克劳修斯的整个表述，它是破坏了高温跟低温的一种对称性；开尔文的表述实际上它是破坏了功跟热的一种对称性。
我们前面已经听杨老师介绍过，功跟热是可以互相转换的，但是它不完全对称。我们通过做功，比如说摩擦做功 ，功是能非常好地转化为热，但是反过来不行，热不能百分之百地转化为功。所以功跟热，是可以相互转化 ，但是不是一个完全对称的过程。
下面我们简单看一下，这两种表述，我们为什么说它们是对等的。我们可以假设开尔文表述，里面说的过程是可能的，就是说有一个开尔文热机，能从一个单一的热源吸热，然后把它转化为功。这里产生的功还能拿过来当做空调用——把这个房间里的热量传输到外面去，这是另一个热机。当你把这两个热机合起来看时，开尔文表述的热跟功的完全转化，然后再联立一个空调的过程，先把热传到室外，然后室外再有一部分相同于刚才那部分功的热量，从室外传递给了开尔文热机的热源。所以它净的效果，就变成了从房间里有一部分热量，传到房间外，开尔文热机的热源也没有消耗热量，也没有出现一个净的功的输入或输出，所以你这么一联立就发现，如果开尔文说的事情不可能 ，那必然克劳修斯的表述也是不可能的。
通过设计这么一个过程，我们就简单地把两个表述对等起来，虽然表面上看，说的是两个不同的事情，一个是说高温跟低温的不对称性，也就是说低温到高温的传热而不引起变化是不可能的；另一个是说的，热跟功的一个不对称性，从单一热源吸收热量全部转化为功而不引起其他变化是不可能的。所以这两个表述表面上的不一致，实际上它背后对应的，是一样的概念。
什么是可逆过程
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我们甚至可以进一步推广，实际上热力学第二定律，除了这两种描述以外，更深刻更广泛地说，它说的就是，自然界里一切涉及热现象的宏观过程 ，都是不可逆的。这里面出现了一个新的概念，什么叫不可逆，我们在说不可逆之前，先得界定一下，什么叫做可逆。实际上我们在讲可逆之前，又涉及到，另外一个概念叫做平衡态。平衡态就是说把一个体系放在那放很久 ，它不发生任何变化，从宏观上来说，至少是我们看不到任何变化，那就是说我们这个体系处于平衡态。然后我们要定义可逆过程，一个过程，它跟平衡态是矛盾的，平衡态我们说的是不变化，一直不变，但过程是要说，从一个态变化到另一个态，怎么样能把这个过程把它串起来，实际上一个过程连接的是两个状态，我们可以把这两个状态中间，细分成很多很多个状态，这样从一个状态到下一个状态之间的变化是很小很小，这么一个很小的变化过程，叫做准静态过程。假设一个过程是，由一连串的准静态过程串起来的话，我们就把这个过程，叫做一个可逆过程。
可逆过程，它是一个实际过程的抽象，在我们实际过程里，是不存在一个可逆过程的，这是我们为了发展理论的描述抽象出来的一个概念。我们最开始介绍了整个卡诺热机的概念，我们提到了，里面有四个过程，一个是高温的吸热膨胀，再绝热膨胀，再到低温的吸热压缩、绝热压缩。这四个过程实际上都要求它是一个可逆的过程。由四个可逆的过程组成的卡诺循环代表的热机，效率最高 ，这就是最开始卡诺定理说的。卡诺定理跟我们前面说的克劳修斯表述、开尔文表述都是等价的。
引入熵之后，假设我们考虑的是一个闭合孤立的体系。那我们就可以发现，孤立的系统的一个实际过程，熵都是在增加的。在这个阶段，我们说系统熵一直在增加，等于只是说，过程不可逆的。在我们热力学里，熵它实际上是第二位的，就是说，温度是第一位的，它是可测量的，熵这里还没有，自己独立的定义。
熵与微观过程，到了玻尔兹曼那儿联系了起来。我们再去看热力学第二定律，看热力学第一定律，然后把它结合起来，通过对比，我们就能发现，熵这时候会得到一个独立的含义。熵这时候就代表了整个体系里面包含的状态数。所以这时候熵增就是说，可能有的微观状态在变多，也就是系统从一个更有序，变成了一个更无序的状态。我们如果把整个宇宙，看做一个孤立体系，整个宇宙里的过程，也是对应一个熵增的过程，所以这也是为什么，有时候我们把熵的增加，叫做时间箭头的原因。
这里再最后再补充一点的是什么呢，一个宏观过程，它为什么是不可逆的？我们大家都学过力学，力学上整个过程是可逆的。因为我们看的是一个比较小的体系，一个物体我施加一个力，它是怎么运动，然后如果反过来，时间反着走，那它应该是回到初始的状态 ，所以这叫可逆。那我现在假设真实的一个宏观体系，一堆气体它也是由一个个粒子组成的，我们不管它是遵循经典力学也好，遵循一个量子力学的描述也好，按道理它应该都是可逆的。所以这儿问题就出来了。在经典力学跟量子力学层面上来讲的话过程都是可逆的，为什么到了热力学这里，过程就变成了不可逆？
好 今天就讲到这儿，谢谢 ！
来源：新华号 中科院物理所
