热力学第二定律的微观解释.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.,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,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=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.,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,例题,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,