最新热力学第二定律微观解释1.ppt

一切与热现象有关的宏观自然过程都 是有方向的（不可逆）,复习知识:,热力学第二定律,表述一：克劳修斯表述 热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,表述二：开尔文表述 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其它影响。,一切与热现象有关的宏观自然过程都是有方向的（不可逆）,热力学第二定律,热力学第二定律的 微观解释,1.有序和无序,有序和无序 宏观态和微观态,有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。,无序：不符合某种确定规则的称为无序,有序和无序是相对的,男女各排一列队,有序,男女各排一列队 个头从小到大,有序,无序,2.宏观态和微观态,如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的.,对应的微观态越多,宏观态无序程度越大小,气体,真空,以气体扩散不可逆性来说明,容器左部气体，右部真空。抽去隔板气体自由膨胀。,假定容器中有4个分子组成,有序和无序 宏观态和微观态,四种可能的微观态,甲,乙,丙,丁,同一宏观态,同一宏观态,宏观态,微观态,1,4,6,4,1,不同的微观态出现的几率相同,宏观态对应的微观态越多,这个宏观态就越无序,“无序”指一种平均、各处都一样、没有差别 的宏观态,无序的宏观态,有序的宏观态,系统的宏观态所对应的微观态的多少 表现为宏观态无序程度的大小。,微观态多,微观态少,一切自然过程总是由微观态较少的宏观态向微观态较多的宏观态进行,功热转换,气体自由膨胀,自发的过程总是从有序向无序,或向无序性 增大的方向进行,一切自然过程总是沿着分子热运动 的无序性增大的方向进行,热力学第二定律的微观意义:,比较无序,比较有序,用字母 :,表示一个宏观态对应的微观态的数目,用字母 :,表示一个宏观态对应的微观态的数目,四.熵,符号: S,K: 叫玻耳兹曼常数, 越大 ,熵 S也越大,宏观态更无序.,熵的微观意义：系统内分子热运动无序性 的量度。,用熵 S 代替热力学概率后， 热力学第二定律可以表述为： 在任何自然过程中,一个孤立 系统的总熵不会减小。热力学 第二定律的这一表述称为 熵增加原理。,对整个宇宙不适用。,如布朗运动。,平衡态相应于一定宏观条件下 最大的状态。,热力学第二定律的统计表述：孤立系统内部所发生的过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态过渡，从热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过渡。,自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。,4.热力学第二定律的适用范围,注意：微观状态数最大的平衡态状态是最混乱、最无序的状态。,一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。,1）适用于宏观过程对微观过程不适用，,2）孤立系统有限范围,为了研究的方便，玻耳兹曼用一个新的状态函数熵 S来表示系统无序性的大小。定义熵与热力学概率之间的关系为： S=kln 其中k为玻耳兹曼常量，上式称为玻耳兹曼关系式或玻耳兹曼熵公式。,用熵 S 代替热力学概率后，热力学第二定律可以表述为：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。热力学第二定律的这一表述称为熵增加原理。,熵的微观