假如你和科學隊長手裡同樣都拿着五顆糖果，這時科學隊長把其中的一顆糖果送給你，雖然我們兩個加起來還是有十顆糖果，但是你手上的糖果就比科學隊長的要多了。但是，如果我們把兩杯溫度相同的水放在一起，這兩杯水卻沒有辦法一個變得更熱，一個變得更冷。為什麼其中一杯水不能把自己的一點熱量送給另一杯水，讓它變得更熱呢？這樣的熱量流動、熱量交換，為什麼不能像交換糖果那樣随意發生呢？今天，科學隊長就來帶你認識一下這後面的規律。

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魯道夫·克勞修斯（1822-1888）

19世紀，德國科學家克勞修斯發現，放在常溫下的熱水會慢慢變涼，但放在常溫下的冰塊卻不會變得越來越冷。這些生活中的常見現象引起了他的思考。最終，他得出了一個結論：我們不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不産生其他影響。也就是說，熱量隻能自動地從溫度更高的這一邊，向着溫度低的那一邊傳遞，卻不能自動地從溫度低的地方流向溫度高的地方。

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空調。

空調可以使屋子裡變得涼爽，這是因為空調工作會使用大量的電，正是這些電參與了把屋子裡的熱量搬運到屋外的過程。而沒有這些電能，熱量不自動從涼爽的屋内轉移到屋外。

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山坡。

克勞修斯發現的這條規律，在物理學中被稱為熱力學第二定律，它說明能量的傳遞是有方向的。就像我們把一塊圓圓的石頭放在半山腰，它隻能自動地向山下滾，卻不能任性的往山頂上跑，除非我們想辦法把它推上去。

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威廉·湯姆森，開爾文勳爵（1824–1907）

19世紀的人們，總是夢想着能造出一些神奇的機器。有人提出如果設計一種機器，讓我們周圍巨大體積的空氣或者海水，隻降低一點點的溫度，那麼空氣或海水降溫就能釋放出來巨大的熱量，這些熱量可以轉化為巨大的電能供人們使用，當時的英國科學家開爾文勳爵，通過研究否定了這種想法，他說：不可能從單一的熱源獲得熱量，比如從上面提到的空氣、海水中獲得熱量，而把這些熱量完全轉變成對我們有用的能量而不産生其他的影響。

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蒸汽機火車。

蒸汽機要想工作，必須先要通過燃燒燃料，這些燃料燃燒産生了高溫，才能給較冷的鍋爐裡面的水加熱，使水劇烈沸騰後會産生大量的水蒸氣，這些水蒸氣在密封的空間中聚集，會産生高壓，就能夠推動蒸汽機船、蒸汽機車的運動。但是，不論蒸氣機設計的如何巧妙，它都需要燃料燃燒産生的高溫來加熱才行。如果用溫度不高的海水、空氣來加熱鍋爐中的水，鍋爐中的水永遠都不會燒開，也就不能産生大量的蒸氣來推動機器運動了。

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飛機的噴氣式發動機。

蒸汽機是我們人類發明的第一種将熱量轉化為機械能的機器，但是經過測算，早期的蒸氣機對熱量的利用效率隻有百分之四到百分之八。正是因為科學家發現了熱力學第二定律，在遵循這條定律的基礎上，通過更好的設計，來發明對能量利用效率更高的機器，比如我們現在汽車、卡車上常用的汽油機、柴油機，能夠将汽油、柴油燃燒所産生熱量的百分之三十到四十，轉化為驅動車輛行駛的機械能，而飛機使用的噴氣式發動機，可以将燃料熱量的百分之五十到六十轉化為機械能。

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