高中物理：气体的等温变化和热力学第二定律的关系

Question

在一个导热良好的带光滑活塞气缸内有一定质量理想气体，外界温度恒定。现降低外界压强，是气体膨胀对外界做功，问是否气体吸收的内能都完全转化为对外做功的机械能了？分析如下：理想气体膨胀对外界做功，温度下降，根据热平衡定律，气体向外界吸收热量重新达到原温度（即内能回到初始值），而且温度回升过程中不可能高于外界温度，所以气体对外界做功过程中没有热量的散失，所以从能量的观点来看，结论是：气体吸收的热量全部转化为了机械能！结论毫无疑问违反了开尔文关于热力学第二定律的阐述（不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不产生其他变化 ）~课本上也明确指出了内能是不能完全转化为机械能的~~但老师也觉得分析是对的~而且虽然结论是理想化的分析，但课本上说了开尔文的热力学第二定律阐述即使是在理想化条件下也是成立的~~谁能告诉我哪错了

Answer 1

等温变化：与外界有热交换。理想气体膨胀对外界做功，导热良好，温度不变，是一等温变化，这一过程中，温度不变，即理想气体的内能变化量为0。根据能量守恒定律，气体对外做功，内能不变，则必定吸收外界热量。