熱力學第二定律的各個面相(二)
The different viewpoints about the second law of thermodynamic (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
接者我們以圖解的方式來驗證違反凱文-普朗克的說法，是不是也同時違反克勞修斯的說法。首先我們假設有一部違反熱力學第二定律的熱機，能將熱貯所吸取的熱量$$(Q_1-Q_2)$$，並完全對外做功$$(w)$$，不需對冷貯排熱，其裝置詳如圖二的左半部。
圖二$$~~~$$熱力學第二定律的凱文-普朗克說法和克勞修斯說法等價的證明示意圖。如果能製造出將熱完全轉換成功的熱機，便能製出不需作功，即能將熱由冷貯傳至熱貯的熱泵。
熱力學第二定律的各個面相(一)
The different viewpoints about the second law of thermodynamic (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師 邱智宏
初學物理化學的學子，對於熱力學第二定律的主要內容：熵(entropy)，往往不容易掌握，也經常造成誤解，尤其不同教科書在介紹第二定律時有多種不同的說法，例如凱文-普朗克的說法(Kelvin-Planck statement)、克勞修斯的說法(Clausius statement)及熵的說法(entropy statement)等，使學子無所適從，淪為瞎子摸象，各執一詞。
其實這些說法都是同一件事理的不同表徵，彼此是一體的數個面相，本文捨棄較繁瑣嚴謹的論證，改以簡易的圖解方式說明，這些對第二定律的不同說法只是以不同的文字說明相同的道理，彼此具有等價性(equivalence)。
克勞修斯 Rudolf Julius Emanuel Clausius
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
克勞修斯〈1822-1888〉德國物理學家和數學家，熱力學的主要奠基人之一。整理熱的力學理論，將能量守恆作為溫熱學第一定律，又重述卡諾循環原理，作為溫熱學第二定律。他又引進熵的概念；造entropy一詞。
克勞修斯1822年出生於德國，1844年從柏林大學畢業，他在大學學習的是數學和物理。他完成對地球大氣的光學研究因而從哈雷大學取得了博士學位，1850年，克勞修斯被聘為柏林大學副教授並兼任柏林帝國炮兵工程學校的講師。同年，他開始研究熱引擎，特別是對卡諾迴圈進行了精心的研究。
克勞修斯從卡諾的熱動力機理論出發，以機械熱力理論為依據，逐漸發現了熱力學基本現象，於是發表了第一篇關於熱理論的論文《論熱的動力以及由此推出關 於熱本身的定律》，首次提出了熱力學第二定律的定義：「熱量不能自動地從低溫物體傳向高溫物體。」，這與Kelvin 陳述是相類似的：「不可製成一種迴圈動作的熱機，只從一個熱源吸取熱量，使之完全變為有用的功，而其他物體不發生任何變化」。同時，他還修正了原來的 Van der Waals 方程式，推導出克勞修斯方程「關於氣體的壓力、體積、溫度和氣體常數之間的關係」。