为什么孤立系统的熵不减少？热力学温标与理想气体温标一致吗？热力学第二定律可以推导出理想气体的物态方程吗？7月17日，张朝阳第七节物理课线下开课。搜狐创始人、董事长兼CEO张朝阳从温度定义的起源延伸到热力学第一定律，再从热能利用率的极限引入热力学第二定律，再将热力学温标和熵定义为状态函数。最后，借助热力学第二定律和理想气体压强与内能的关系，推导出理想气体状态方程，从而证明热力学温标与理想气体温标的一致性。
热平衡、传递、工作温度和能量守恒的定义
这节课一开始，张朝阳首先介绍了热力学第零定律，本质上是热平衡的传递性。假设系统A和系统C达到热平衡，系统B也和系统C达到热平衡，那么所有系统A和B也满足热平衡关系，这就是热力学第零定律。既然系统之间可以有热平衡，那么就必须有一个参数来描述热平衡，这个参数在物理上叫做温度。根据理想气体的经验定律，可以定义温标使得理想气体的物态方程为PV=NkT，其中k为玻尔兹曼常数，t为理想气体温标下的温度。
在介绍了热力学第零定律和理想气体温标后，张朝阳讲解了热力学第一定律。热力学第一定律本质上是能量守恒定律。热本质上是一种能量。热力学第一定律是指系统内能的增量等于传入系统的热量减去系统所做的功，这就意味着能量守恒。
热力学第二定律的开尔文和基尔希纳表达式
热力学第一定律表明了能量守恒定律的普适性，那么环境中的热量能否转化为我们需要的能量形式呢？如果是这样，那么人类将在不违反热力学第一定律的情况下获得源源不断的能量。但是，热量转化为有用功是有限度的，这是热力学第二定律的内容。
张朝阳说，热力学第二定律有很多表达式，其中克劳修斯表达式和开尔文表达式比较有名。克劳修斯陈述“热量不能从低温物体传递到高温物体而没有其他影响”；开尔文的说法是，“你不可能从一个单一的热源吸收热量，在没有任何其他影响的情况下，把这个热量变成有用功”。
假设有两个热源，一个是高温热源，一个是低温热源。发动机从高温热源吸收热量，然后转化为能量，将一部分热量释放给低温热源。这种热机的效率是有上限的。借助于可逆热机和热力学第二定律的开尔文表达式，可以证明可逆热机的效率最高。
两种温标的等价性:可逆热机效率和理想气体熵增加
在两个热源之间工作的可逆热机的效率只与热源的温度有关，而与可逆热机的内部原理无关。根据这一性质，张朝阳证明了存在一个热力学温标，使得在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的可逆热机的效率为1-T2/T1。在可逆热机的帮助下，热力学温标只能确定为常数差。
然后用一系列无穷小的卡诺循环来近似任意可逆循环过程，可以证明对于连接状态A和状态b的任意路径，dQ/T的积分都是定值，根据这一点引入状态函数S，也就是常说的熵。熵变化等于dQ/T的积分只适用于可逆过程，不适用于不可逆过程。但是，由于熵是状态的函数，不可逆过程引起的熵的变化，可以用可逆过程连接两个特定的状态来计算。
以理想气体的自由膨胀为例，可以通过等温膨胀过程将自由膨胀的初态和末态联系起来，从而计算出理想气体自由膨胀的熵增量。得到熵增量后，分析状态数与熵的关系，改变状态数可以得到相同的熵增量公式。
随后，张朝阳开始证明热力学温标和理想气体温标的等价性。他首先解释了理想气体的性质。第一，理想气体的内能只与温度有关。第二，由理想气体的分子动力学理论导出的压强与分子平均动能的公式成正比。根据这两个关系，借助热力学温标和热力学第二定律，可以推导出理想气体的物态方程，从而证明热力学温标和理想气体温标的等价性。
“温室效应”的原理及影响“碳指纹”助力万千行业节能减排。
最后，张朝阳介绍了温室效应的原理。太阳光近似为温度为5800开尔文的黑体辐射出的光，其中作为主体的可见光很容易穿透大气。当阳光到达地面时，一部分会被反射，其余的会被地球吸收。地球表面温度大约在20-50摄氏度，所以地球也会向外辐射，但是辐射的波长很长。这些辐射对大气中的二氧化碳等温室气体是不透明的，会导致地球无法有效散热。这就是温室效应。温室效应可以保证地球的昼夜温差不会太大，但如果温室气体太多，地球就无法有效散热，从而导致地球温度过高。
近年来，我们可以明显感受到高温带来的生态平衡问题，大量温室气体排放亟待解决。华为BG CMO运营商宋晓迪博士在物理课程现场表示，ICT行业不断追求更快的网络通信速度、更大的信息交互带宽、更少的温室气体排放，这恰恰是物理学基本原理在信息通信行业的体现。华为不断努力提高通信网络设备在运营和使用中的能效，减少碳排放。
不断追求“多比特、少瓦”是实现ICT产业绿色发展的最有效途径之一。此外，根据环境署的观点，提高现有信息和通信技术基础设施的能效可以支持信息和通信技术行业在未来将碳排放总量减少约40%。
宋小迪还表示:根据环保行业组织GeSI的最新研究，ICT技术可以帮助其他行业大幅减少碳排放。据估计，在2030年，ICT技术可以帮助减少全球20%的二氧化碳排放，这是ICT本身的10倍。这种使能效应已经在钢铁、水泥、农业、航空空等行业显现。
最后，宋晓迪强调，有了ICT行业“碳指纹”的使能效应，我们相信绿色与发展将不再矛盾，“绿色”将带来新的发展机遇，发展将为我们点亮更加绿色的未来。
独特风格的物理课注重推演，每周五周日搜狐视频直播。
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之后逐渐进入量子力学领域，从基本的薛定谔方程等理论内容，到氢原子的波函数，再到气体定容比热的温度阶梯，方便地解释了热力学定律。然后我回到经典物理学，推导出飞船的轨迹，估算出太阳的结构和性质以及中子星的自转速度，然后解释陀螺的岁差，计算出月球的潮汐高度。现在，一些新的数学工具逐渐被用来分析狭义相对论，为进一步解释广义相对论做准备。
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