Question

如图所示，一个圆柱形气缸，中间有一隔板，板壁上有一孔，并有一闸门K，右侧有一不漏气的活塞P．开始时闸门K关闭，气缸左侧充有一些空气，活塞P位于气缸右侧，隔板与活塞P间为真空．打开闸门K，空气将充满气缸的左右两侧．再推动活塞P，直至紧挨隔板，关闭闸门K，然后再把活塞P拉至气缸右侧的初始位置，这样，气缸、活塞及缸内气体组成的系统又恢复到开始的状态．这与热力学第二定律是否矛盾？为什么？

 

Answer 1

   与热力学第二定律不矛盾．开始时，打开闸门K，空气自发地从左侧扩散到右侧，但它回复到原来状态却不是自发进行的，需要外力推动活塞向左运动，把空气“压”回到左侧，关闭K后，再把活塞用力拉回开始时的位置，也是外力做功．这说明气体可以自发地从一边浓厚另一边处于真空的状态变为两边均匀分布的状态，但不可能“自发地”反过来进行，而必须引起外界的变化．

解析:

与热力学第二定律不矛盾．开始时，打开闸门K，空气自发地从左侧扩散到右侧，但它回复到原来状态却不是自发进行的，需要外力推动活塞向左运动，把空气“压”回到左侧，关闭K后，再把活塞用力拉回开始时的位置，也是外力做功．这说明气体可以自发地从一边浓厚另一边处于真空的状态变为两边均匀分布的状态，但不可能“自发地”反过来进行，而必须引起外界的变化．