热力学第一定律指出,宏观体系发生的任何过程必须服从能量守恒原理,任何违背这一客观规律的过程都是不能发生的。但不违背能量守恒原理的过程是否都能自动(即不需外界帮忙,任其自然)发生呢?回答是否定的。例如,温度不同的两个物体相互接触,热可以自动地由高温物体传向低温物体,直至两物体温度相等,而其逆过程热由低温物体传向高温物体是不能自动发生的;又如,298K、p压力下,有可能自动发生如下的化学反应
C(金刚石)+O2(g)→CO2(g)ΔrHm=-393.5kJ.mol-1。如果在该条件下,令环境供给393.5kJ的热量,由CO2(g)分解为金刚石和O2(g)则是不能自动发生的。尽管这些逆过程发生时,并不违背热力学第一定律。究竟在不违背能量守恒原理的前提下, 什么过程可以发生,什么过程又不可以发生呢? 热力学第一定律不能给予什么启示,即热力学第一定律只解决了能量守恒、转化以及转化过程中各种能量之间的相互当量关系,但它不能告诉人们过程进行的方向和限度。是什么因素在决定着过程的方向和限度