热力学第二定律的微观解释(课堂PPT).ppt

10.5,热力学第二定律的微观解释,1.,有序和无序,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,.,无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反,有序和无序是相对的,.,一、有序和无序 宏观态和微观态,2.,宏观态和微观态,宏观态：,符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。,微观态：,在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态,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。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,.,气体,真空,容器左右等体积，左部有气体，右部为真空,.,抽去隔板气体自由膨胀,系统宏观态,-,用分子左、右两部分的分配数目表示,系统微观态,-,用分子处在某一部分的具体情况表示,假定容器中有,4,个分子的情况，分子是可识别的,微观态：,二、气体向真空的扩散,分布,（宏观态）,详细分布,（微观态）,抽出隔板后，,4,个分子在容器中可能的分布如图所示,1,6,4,1,4,0,1,2,3,4,5,6,4,个粒子分布,左,4,右,0,左,3,右,1,左,2,右,2,左,1,右,3,左,0,右,4,假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的,4,粒子情况，总状态数,16,，左,4,右,0,和 左,0,右,4,，几率各为,1/16,；,左,3,右,1,和 左,1,右,3,，几率各为,1/4,；左,2,右,2,，几率为,3/8.,容器中有,6,个分子，在容器中的位置可能分布,N=,10,23,，,微观状态数目用,表示，则,N,/2,N,n,（左侧粒子数）,n,一切自发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解释,:,1.,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,.,2.,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,.,3.,熵的微观意义：,系统内分子运动无序性的量度,.,三、熵,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，一个孤立系统的总不会减小。,热力学第二定律的这一表述称为,熵增加原理,.,4.,熵增加原理,.,1,关于有序和无序下列说法正确的是,(,),A,有序和无序不是绝对的,B,一个,“,宏观态,”,可能对应着许多的,“,微观态,”,C,一个,“,宏观态,”,对应着唯一的,“,微观态,”,D,无序意味着各处一样、平均、没有差别,有序和无序是相对的,无序意味着各处都一样，平均没有差别，有序则相反,系统的宏观状态对应的,微观态的多少,表现为宏观态,无序程度,的大小,，一个,“,宏观态,”,可能对应着,许多的,“,微观态,”.,ABD,练一练,2,.,关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是,(),A.,大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动,B.,热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状,态转化的过程,C.,热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无,序程度大的运动状态转化的过程,D.,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,分子热运动无序程度小,熵增加原理,无序程度大,CD,练一练,3,.,对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是,(),A.,系统的总熵只能增大，不可能减小,B.,系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小,C.,系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展,D.,系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展,在孤立体系中发生的实际过程，其系统的总熵是增加的,系统只能是从,比较有序,的状态向,更无序,的状态发展,熵增加原理,AC,4,.,下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是,(,),A,从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律,B,一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行,C,有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有,的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行,D,在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小,一切自然过程总是向着无序性增大,(,熵增大,),的方向进行,AD,