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19 世纪60 年代，有人曾描绘“世界末日”的情景：“宇宙越是接近于其熵为一最大值的极限状态，它继续发生变化的可能就越小；当它完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。”这就是轰动一时的“宇宙热寂论”。此后不久，“宇宙热寂论”被科学证明是错误的。这个错误观点的提出者就是德国科学家克劳修斯，但是由他提出的“熵”的概念和热力学第二定律却是正确的。
成绩斐然的年轻人
1822 年1 月2 日，克劳修斯出生在波兰科沙林。父亲是个小学校长，克劳修斯就是在父亲的学校里接受了人生的启蒙教育。克劳修斯是个聪明调皮的学生，尤其在数理方面有着与众不同的才能。小学毕业后，克劳修斯进入斯德丁中学继续他的学业，随后于1840年顺利考入柏林大学，选择数理研究作为自己的专攻方向。柏林大学毕业后，克劳修斯进入哈雷大学，攻读主修数学和物理的哲学博士学位。1847年，克劳修斯获得博士学位，开始在柏林炮兵工程学院任教，担任物理课教师。
1850 年，克劳修斯发表了一篇关于热的理论的论文，立刻引起了科学界的关注。在文中他提出的观点，后来被认为是热力学的第二定律。不久，克劳修斯被破格聘为学校的教授职位。1859年，克劳修斯来到苏黎世工业大学，担任物理学教授。苏黎世工业大学给克劳修斯的研究提供了良好的环境。在这里，他全身心地投入到物理学的研究之中。克劳修斯研究的视野非常开阔，成就非凡，尤其在热力学方面，经过近10 年的研究，他得出了热力学的“克劳修斯不等式”，随即提出了“熵”这一热力学上的重要概念。克劳修斯在苏黎世工业大学前后一共工作了12年，这期问他在科学研究上硕果累累，成为世人公认的大科学家。1869 年克劳修斯返回德国，担任维尔茨堡大学教授，两年后，他移居波恩，担任波恩大学教授。
1870～1871 年普法战争爆发，克劳修斯带领一个学生救护小组，四处救助伤员，不幸损坏了自己的膝盖，从此长期受到伤痛折磨，不得不将学生的实验课交给其他老师负责。此后不久，克劳修斯遭到更为沉重的打击，他的妻子在生第6个孩子时去世，克劳修斯在精神上备受打击，而且他必须拿出很大的精力承担起照顾家庭的重任。尽管如此，他还是在研究中取得了许多新的成就。1888年8月24日，克劳修斯工作到最后一刻，黯然去世。
奠基热力学理论
19 世纪时，蒸汽机的应用已十分广泛，如何提高热机的效率，成为人们研究的重点。1824 年，卡诺在热质说和永动机不可能的基础上证明了后来著名的卡诺定理，推论出了热机效率的最上限。到19 世纪中叶，能量转化和守恒定律建立了起来，这个物理学中极其重要的普遍规律，很快就成为研究热和其他各种运动形式相互转化的坚实基础。
克劳修斯从青年时代起，就决定对热力进行理论上的研究。1850 年，克劳修斯发表了第一篇关于热的理论的论文——《论热的动力以及由此推出关于热本身的定律》。他以当时焦耳用实验方法所确立的热功当量为基础，第一次明确提出了热力学第一定律：在一切由热产生功的情况中，必有和所产生的功成正比的热量被消耗掉；反之，消耗同样数量的功，也就会产生同样数量的热。按照这个基本定律，克劳修斯以理想气体为例，进行进一步的论述，否定了热质理论的基本前提，即宇宙中的热量守恒，物质内部的热量是物质状态函数的观点。
在热力学第一定律的基础上，克劳修斯接着在论文的第二部分，重新论证了卡诺于1824 年得出的“卡诺定律”——工作于两个温度间的一切理想热机，有同样多的热量转移而得到同样多的功，且与工作物质无关，在这个循环过程中热量并未消失。克劳修斯经过精密的论证后认为，卡诺定理的基本内容是正确的，但热量的没有消失显然和热功当量相矛盾，因此卡诺在论证过程中所依托的“热质守恒”是不可信的。克劳修斯指出，根据我们的日常经验，要使热从低温物体传向高温物体，必须要消耗某种动力或者有其他的一些变化。在没有任何形式变化的情况下，热必定是从高温物体向低温物体转移。这一著名的论断就是热力学第二定律的基本内容。
热力学第一、第二定律的确立，标志着热力学基本理论的完成。克劳修斯因提出热力学第二定律而声誉雀起，年纪轻轻就跻身于科学家的行列。但科学道路永无止境，克劳修斯一如既往地在科学道路上长途跋涉。
提出“熵”概念
在研究卡诺热机操作循环过程中，他发现热量在减少的同时，却可以看出有一个量在整个循环的过程中自始至终保持不变。如果是在理想过程中的话，那么这个比值是个常数，而且从不会减少。这也就是说，在密闭系统中，系统的热量和系统的绝对温度的比值在任何过程中都是增长的。这个不小的发现使克劳修斯惊喜不已，他隐约感觉到自己的研究又将出现新的突破。于是，他不断地实验，反复地论证，把所有的精力都倾注在这个“恒量”的研究之中。
1854 年，克劳修斯把研究的结果以论文的形式予以发表。在文中，他提出了著名的“克劳修斯不等式”，得出了卡诺热机效率的公式，并推广到任何一个可逆的循环之中。1865 年，克劳修斯发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文，在文中明确表达了“熵”的概念。熵是物质的状态函数，即状态一定时，物质的熵值也一定。从分子运动论的观点来看，由于分子的热运动，物质系统的分子要从有序趋向无序，熵变大则表示分子运动无序程度的增加。克劳修斯用大量的理论和事实依据严格证明，一个孤立的系统的熵永远不会减少，此即熵增加原理。
克劳修斯揭示了自然界中一个事实：在一个可逆的过程中，系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的数量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越来越少。他用熵的概念来定量地表述热力学的第二定律，为热力学的发展开辟了全新的道路。热力学第一定律阐明了热在转化过程中各种能量总是保持不变的规律，熵增加原理则定量地揭示出宏观过程的方向性和限度，两个定律相互交织，构成了一幅完整的图画，使人们对热现象的能量转化过程的基本特征有了全面的认识。
研究气体运动现象
克劳修斯一生的成就远不止于热力学方面，他在许多领域都取得了令人瞩目的成果。
1857 年，克劳修斯发表了论文《论我们称之为热的那种运动》，阐述了多个有关分子运动的问题。他提出了统计平均的概念，这是建立分子运动论的前提。根据这个前提，克劳修斯建立了理想气体分子运动的模型，并强调分子的动能不仅是它们的直线运动，而且是分子中原子旋转和振荡的运动，从而正
成绩斐然的年轻人
1822 年1 月2 日，克劳修斯出生在波兰科沙林。父亲是个小学校长，克劳修斯就是在父亲的学校里接受了人生的启蒙教育。克劳修斯是个聪明调皮的学生，尤其在数理方面有着与众不同的才能。小学毕业后，克劳修斯进入斯德丁中学继续他的学业，随后于1840年顺利考入柏林大学，选择数理研究作为自己的专攻方向。柏林大学毕业后，克劳修斯进入哈雷大学，攻读主修数学和物理的哲学博士学位。1847年，克劳修斯获得博士学位，开始在柏林炮兵工程学院任教，担任物理课教师。
1850 年，克劳修斯发表了一篇关于热的理论的论文，立刻引起了科学界的关注。在文中他提出的观点，后来被认为是热力学的第二定律。不久，克劳修斯被破格聘为学校的教授职位。1859年，克劳修斯来到苏黎世工业大学，担任物理学教授。苏黎世工业大学给克劳修斯的研究提供了良好的环境。在这里，他全身心地投入到物理学的研究之中。克劳修斯研究的视野非常开阔，成就非凡，尤其在热力学方面，经过近10 年的研究，他得出了热力学的“克劳修斯不等式”，随即提出了“熵”这一热力学上的重要概念。克劳修斯在苏黎世工业大学前后一共工作了12年，这期问他在科学研究上硕果累累，成为世人公认的大科学家。1869 年克劳修斯返回德国，担任维尔茨堡大学教授，两年后，他移居波恩，担任波恩大学教授。
1870～1871 年普法战争爆发，克劳修斯带领一个学生救护小组，四处救助伤员，不幸损坏了自己的膝盖，从此长期受到伤痛折磨，不得不将学生的实验课交给其他老师负责。此后不久，克劳修斯遭到更为沉重的打击，他的妻子在生第6个孩子时去世，克劳修斯在精神上备受打击，而且他必须拿出很大的精力承担起照顾家庭的重任。尽管如此，他还是在研究中取得了许多新的成就。1888年8月24日，克劳修斯工作到最后一刻，黯然去世。
奠基热力学理论
19 世纪时，蒸汽机的应用已十分广泛，如何提高热机的效率，成为人们研究的重点。1824 年，卡诺在热质说和永动机不可能的基础上证明了后来著名的卡诺定理，推论出了热机效率的最上限。到19 世纪中叶，能量转化和守恒定律建立了起来，这个物理学中极其重要的普遍规律，很快就成为研究热和其他各种运动形式相互转化的坚实基础。
克劳修斯从青年时代起，就决定对热力进行理论上的研究。1850 年，克劳修斯发表了第一篇关于热的理论的论文——《论热的动力以及由此推出关于热本身的定律》。他以当时焦耳用实验方法所确立的热功当量为基础，第一次明确提出了热力学第一定律：在一切由热产生功的情况中，必有和所产生的功成正比的热量被消耗掉；反之，消耗同样数量的功，也就会产生同样数量的热。按照这个基本定律，克劳修斯以理想气体为例，进行进一步的论述，否定了热质理论的基本前提，即宇宙中的热量守恒，物质内部的热量是物质状态函数的观点。
在热力学第一定律的基础上，克劳修斯接着在论文的第二部分，重新论证了卡诺于1824 年得出的“卡诺定律”——工作于两个温度间的一切理想热机，有同样多的热量转移而得到同样多的功，且与工作物质无关，在这个循环过程中热量并未消失。克劳修斯经过精密的论证后认为，卡诺定理的基本内容是正确的，但热量的没有消失显然和热功当量相矛盾，因此卡诺在论证过程中所依托的“热质守恒”是不可信的。克劳修斯指出，根据我们的日常经验，要使热从低温物体传向高温物体，必须要消耗某种动力或者有其他的一些变化。在没有任何形式变化的情况下，热必定是从高温物体向低温物体转移。这一著名的论断就是热力学第二定律的基本内容。
热力学第一、第二定律的确立，标志着热力学基本理论的完成。克劳修斯因提出热力学第二定律而声誉雀起，年纪轻轻就跻身于科学家的行列。但科学道路永无止境，克劳修斯一如既往地在科学道路上长途跋涉。
提出“熵”概念
在研究卡诺热机操作循环过程中，他发现热量在减少的同时，却可以看出有一个量在整个循环的过程中自始至终保持不变。如果是在理想过程中的话，那么这个比值是个常数，而且从不会减少。这也就是说，在密闭系统中，系统的热量和系统的绝对温度的比值在任何过程中都是增长的。这个不小的发现使克劳修斯惊喜不已，他隐约感觉到自己的研究又将出现新的突破。于是，他不断地实验，反复地论证，把所有的精力都倾注在这个“恒量”的研究之中。
1854 年，克劳修斯把研究的结果以论文的形式予以发表。在文中，他提出了著名的“克劳修斯不等式”，得出了卡诺热机效率的公式，并推广到任何一个可逆的循环之中。1865 年，克劳修斯发表了《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》一文，在文中明确表达了“熵”的概念。熵是物质的状态函数，即状态一定时，物质的熵值也一定。从分子运动论的观点来看，由于分子的热运动，物质系统的分子要从有序趋向无序，熵变大则表示分子运动无序程度的增加。克劳修斯用大量的理论和事实依据严格证明，一个孤立的系统的熵永远不会减少，此即熵增加原理。
克劳修斯揭示了自然界中一个事实：在一个可逆的过程中，系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的数量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越来越少。他用熵的概念来定量地表述热力学的第二定律，为热力学的发展开辟了全新的道路。热力学第一定律阐明了热在转化过程中各种能量总是保持不变的规律，熵增加原理则定量地揭示出宏观过程的方向性和限度，两个定律相互交织，构成了一幅完整的图画，使人们对热现象的能量转化过程的基本特征有了全面的认识。
研究气体运动现象
克劳修斯一生的成就远不止于热力学方面，他在许多领域都取得了令人瞩目的成果。
1857 年，克劳修斯发表了论文《论我们称之为热的那种运动》，阐述了多个有关分子运动的问题。他提出了统计平均的概念，这是建立分子运动论的前提。根据这个前提，克劳修斯建立了理想气体分子运动的模型，并强调分子的动能不仅是它们的直线运动，而且是分子中原子旋转和振荡的运动，从而正