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热力学第二定律扫盲
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1. 高级别热力学第二定律扫盲
2. 对象：所有学过热力学的物理学家，化学家和生物学家的热力学半文盲。
3. “半文盲”特征：“三知道，对克劳修斯的‘补偿’不知”
a. 知道熵增原理仅仅适用于孤立体系。（不知道这一点的请不要参加）
b. 知道1850年克劳修斯热力学第二定律的表述。
c. 知道1851年开尔文热力学第二定律的表述和“第二类永动机”的表述。
4. 特邀辅导员：著名的湖南大学物理学家刘全慧教授补充或纠正。（“扫盲”中欢迎指名道姓的讨论，因此拟先行指定。）
5. 内容：1865年克劳修斯的“第二基础原理”。
1865年克劳修斯的“第二基础原理”！
我的德语水平看书还太费劲，克劳修斯是一个德国人，不太可能用英文来写书。我在这里引用的克劳修斯论文集是用“by Clausius”署名的，书名是“The Mechanical Theory of Heat（热的力学理论）”的英文版原著。这书名就是克劳修斯在当时对“热力学”学科领域的称呼。“Thermodynamics”一词是开尔文根据热的希腊字文中 “thermos” 和表示功的希腊文中 “dynamics” 组合而成的。克劳修斯的这本论文集的封面上同时写明Editor是英国人T.A. Hirst教授，以及写引言的另外一个英国人Tyndell教授。实际上Tyndell教授是最早把克劳修斯的德文论文翻译成英文介绍给英国读者的。因此该书很可能是由英国人翻译成英文再由克劳修斯亲自过目认可作为“by Clausius”出版的，该论文集一共收集了克劳修斯的9篇重要论文。其封面页见图1。
图1
在这儿引用的是克劳修斯在1865年发表的重要论文就是该论文集中的最后一篇第9篇论文（p. 327-376）也应该是克劳修斯的最重要的论文。他的这篇论文中，不仅包含了熵函数的引入，克劳修斯不等式和熵增原理，还在这一篇论文中，克劳修斯明确地说: (p. 364)
“第二基础原理, 在我所给出的形式中, 断定所有在自然界中的转变可以按一定的方向, 就是我已经假定是正的方向, 而不需要补偿地由它们自己进行; 但是对相反的方向, 就是负的方向, 它们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 simultaneously occurring positive transformations.)”
图2再附上了这部分原文的扫描件。
图2
通常教科书中常常说是
1850年克劳修斯的热力学第二定律表述：
“不可能把热从低温物体传到高温物体而不发生其他变化。”
如果用现在比较习惯的语言来意译上面一段的话就应该是
1865年克劳修斯的热力学第二定律表述：
“把所有自然界中简单自发过程的方向称为正的方向。自发过程可以不需要补偿地自己进行（指简单体系）; 而把相反的、非自发过程的方向就称为是负的方向。非自发过程只可能在同时发生的自发过程（正转变）的补偿（又称热力学耦合）条件下进行（一定是复杂体系）.”
注意在克劳修斯的年代，a. 只有克劳修斯不等式和仅仅适用于孤立体系的熵增原理热力学第二定律数学表达式，还没有“熵产生”的热力学普适判据。b. 还没有研究非耦合简单体系的“经典热力学”和研究耦合复杂体系的“现代热力学”称呼，所以只能区分为有和没有“补偿”的体系。如今再用数学表达式来翻译上面一段话就非常简洁！即
“1865年克劳修斯热力学第二定律”的数学表达式就可以写成：
经典热力学第二定律的判据是：diS1 = diS >= 0. 体系的熵产生等于内部过程熵产生（对象只有自发过程的简单非耦合体系）
现代热力学第二定律的判据是：diS1 > 0, diS2 < 0 & diS >= 0. 其中体系的熵产生等于内部过程熵产生之和， diS = (diS1 + diS2). （对象同时包含自发和非自发过程的复杂耦合体系）
针对不熟悉“熵产生”的“半文盲”可以翻译成相应的等温等压形式
经典热力学第二定律的判据是：(dG1)T,p = (dG)T,p <= 0（对象只有自发过程的简单非耦合体系）
现代热力学第二定律的判据是：(dG1)T,p < 0, (dG2)T,p > 0 & (dG)T,p <= 0.（对象同时包含自发和非自发过程的复杂耦合体系）
遗憾的是，对如此重要的克劳修斯“补偿”原理（即现在称为“热力学耦合”的思想）长期来一直被经典热力学的退化思维所阉割和排斥！就连“熵产生”这一普适的热力学判据也被排斥在热力学教学以外（列入我国教学大纲的参考内容的“非平衡热力学或不可逆过程热力学”部分）。实际上，这一补偿原理就是克劳修斯对复杂体系的热力学第二定律文字表述，也就是现代热力学中的核心思想“热力学耦合”！
众所周知，除了本人的专著以外，一般热力学教科书中都只介绍单一自发过程的不可逆性作为热力学第二定律的文字表达形式，同时还强调所有各种不同的热力学第二定律的文字表达形式都可以通过卡诺循环来加以联系起来的，因此它们是等价的。这样实际上就是排斥克劳修斯的“补偿”原理的退化思维。因此一定是错误的。
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这样140年来，（热力学）大体上就始终没有跳出我的博文所说的“经典牢笼”。这就是经典热力学！1. 请注意不要推翻经典热力学。2. 也不要认为经典热力学是宏观普适的。3. 更不要把上述（三种）对热力学第二定律的描述就认为是热力学第二定律的全部！
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