热力学第二定律微观解释.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,最新热力学第二定律微观解释,第一页，共22页。,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,第二页，共22页。,热力学第二定律的微观解释,第三页，共22页。,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,第四页，共22页。,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,第五页，共22页。,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,第六页，共22页。,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,第七页，共22页。,四种可能的微观态,甲,乙,丙,丁,同一宏观态,同一宏观态,第八页，共22页。,宏观态,微观态,1,4,6,4,1,第九页，共22页。,分布情况,左0右4,左1右3,左2右2,左3右1,左4右0,微观态数,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,第十页，共22页。,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,第十一页，共22页。,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,电功 热能,有序运动,无序运动,气体自由膨胀,位置较有序,位置更无序,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,第十二页，共22页。,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:,第十三页，共22页。,宏观态名称,微观态个数,对宏观态的描述,过程自发进行的发向,甲,较少,乙,较多,比较无序,比较有序,甲 乙,用字母,:,表示一个宏观态对应的微观态的数目,第十四页，共22页。,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。,第十五页，共22页。,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,。,第十六页，共22页。,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,第十七页，共22页。,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,=,k,ln,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,。,熵的微观意义：,系统内分子热运动无序性的量度。,第十八页，共22页。,热力学第二定律的微观解释,藁城市第九中学 程志亮,第十九页，共22页。,熵的微观意义：系统内分子热运动无序性的量度。,“无序”指一种平均、各处都一样、没有差别,一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。,有序和无序 宏观态和微观态,表示一个宏观态对应的微观态的数目,熵的微观意义：系统内分子热运动无序性的量度。,有序运动 无序运动,它渗透到许多学科，与生命、环境、社会等密切相关,有序和无序 宏观态和微观态,一切与热现象有关的宏观自然过程都是有方向的（不可逆）,1联系热力学与统计力学,1玻尔兹曼熵公式：,2）孤立系统有限范围,熵增加原理是把热现象的不可逆过程进行的方向和限度进行数量上的描述,因此它是热力学第二定律的数学表示.,最新热力学第二定律微观解释,2）孤立系统有限范围,一.,熵及熵增原理,1玻尔兹曼熵公式：,2熵增原理：孤立系统内，熵的数值永不减小，即：,3热力学第二定律的适用范围,大量分子,有限的宏观物质系统,二,熵概念的重要意义,1联系热力学与统计力学,如平衡态，,最大，即平衡态为最可几趋势但不是唯一可能趋势,2应用范围非常广阔,爱因斯坦称之为“第一法则”；它渗透到许多学科，与生命、环境、社会等密切相关,3.不可逆过程总是向熵增加的方向进行的.因此用增加可判断进程进行的方向和限度.,三,熵增加原理与热力学第二定律,熵增加原理是把热现象的不可逆过程进行的方向和限度进行数量上的描述,因此它是热力学第二定律的数学表示.,熵 熵增加原理,第二十页，共22页。,视频：热力学第二定律 熵,第二十一页，共22页。,谢谢！,第二十二页，共22页。,