最新熱力學第二定律微觀解釋1.ppt

一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都 是有方向的（不可逆）,復習知識:,熱力學第二定律,表述一：克勞修斯表述 熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,表述二：開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其它影響。,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是有方向的（不可逆）,熱力學第二定律,熱力學第二定律的 微觀解釋,1.有序和無序,有序和無序 宏觀態(tài)和微觀態(tài),有序：只要確定了某種規(guī)則，符合這個規(guī)則的就叫做有序。,無序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無序,有序和無序是相對的,男女各排一列隊,有序,男女各排一列隊 個頭從小到大,有序,無序,2.宏觀態(tài)和微觀態(tài),如果一個“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說這個“宏觀態(tài)”是比較無序的.,對應(yīng)的微觀態(tài)越多,宏觀態(tài)無序程度越大小,氣體,真空,以氣體擴散不可逆性來說明,容器左部氣體，右部真空。抽去隔板氣體自由膨脹。,假定容器中有4個分子組成,有序和無序 宏觀態(tài)和微觀態(tài),四種可能的微觀態(tài),甲,乙,丙,丁,同一宏觀態(tài),同一宏觀態(tài),宏觀態(tài),微觀態(tài),1,4,6,4,1,不同的微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率相同,宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)越多,這個宏觀態(tài)就越無序,“無序”指一種平均、各處都一樣、沒有差別 的宏觀態(tài),無序的宏觀態(tài),有序的宏觀態(tài),系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)的多少 表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度的大小。,微觀態(tài)多,微觀態(tài)少,一切自然過程總是由微觀態(tài)較少的宏觀態(tài)向微觀態(tài)較多的宏觀態(tài)進行,功熱轉(zhuǎn)換,氣體自由膨脹,自發(fā)的過程總是從有序向無序,或向無序性 增大的方向進行,一切自然過程總是沿著分子熱運動 的無序性增大的方向進行,熱力學第二定律的微觀意義:,比較無序,比較有序,用字母 :,表示一個宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)的數(shù)目,用字母 :,表示一個宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)的數(shù)目,四.熵,符號: S,K: 叫玻耳茲曼常數(shù), 越大 ,熵 S也越大,宏觀態(tài)更無序.,熵的微觀意義：系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動無序性 的量度。,用熵 S 代替熱力學概率后， 熱力學第二定律可以表述為： 在任何自然過程中,一個孤立 系統(tǒng)的總熵不會減小。熱力學 第二定律的這一表述稱為 熵增加原理。,對整個宇宙不適用。,如布朗運動。,平衡態(tài)相應(yīng)于一定宏觀條件下 最大的狀態(tài)。,熱力學第二定律的統(tǒng)計表述：孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是從包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài)過渡，從熱力學幾率小的狀態(tài)向熱力學幾率大的狀態(tài)過渡。,自然過程總是向著使系統(tǒng)熱力學幾率增大的方向進行。,4.熱力學第二定律的適用范圍,注意：微觀狀態(tài)數(shù)最大的平衡態(tài)狀態(tài)是最混亂、最無序的狀態(tài)。,一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。,1）適用于宏觀過程對微觀過程不適用，,2）孤立系統(tǒng)有限范圍,為了研究的方便，玻耳茲曼用一個新的狀態(tài)函數(shù)熵 S來表示系統(tǒng)無序性的大小。定義熵與熱力學概率之間的關(guān)系為： S=kln 其中k為玻耳茲曼常量，上式稱為玻耳茲曼關(guān)系式或玻耳茲曼熵公式。,用熵 S 代替熱力學概率后，熱力學第二定律可以表述為：在孤立系統(tǒng)中進行的自發(fā)過程總是沿著熵增加的方向進行，它是不可逆的，平衡態(tài)相應(yīng)于熵最大值的狀態(tài)。熱力學第二定律的這一表述稱為熵增加原理。,熵的微觀