第04节热力学第二定律.pptx

复复 习习热力学第二定律的两种表述热力学第二定律的两种表述：总结：总结：总结：总结：任何一类任何一类任何一类任何一类宏观自然过程进行方向的说明都可以作宏观自然过程进行方向的说明都可以作宏观自然过程进行方向的说明都可以作宏观自然过程进行方向的说明都可以作为为为为热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律的的的的表述表述表述表述.二、热力学第二定律的开尔文表述：二、热力学第二定律的开尔文表述：二、热力学第二定律的开尔文表述：二、热力学第二定律的开尔文表述：1.1.不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响产生其他影响产生其他影响产生其他影响.2.2.第二类永动机不可能制成第二类永动机不可能制成第二类永动机不可能制成第二类永动机不可能制成一、热力学第二定律的克劳修斯表述：一、热力学第二定律的克劳修斯表述：一、热力学第二定律的克劳修斯表述：一、热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体热量不能自发地从低温物体传到高温物体.思考：为什么涉及热运动的宏观思考：为什么涉及热运动的宏观过程会有一定的方向性？如何从过程会有一定的方向性？如何从微观的角度进行解释说明？微观的角度进行解释说明？1.有序和无序有序和无序 有序有序：无序：无序：有序有序和无序是相对和无序是相对的的.2.宏观态和微观态宏观态和微观态宏观态：宏观态：微观态：微观态：一、有序一、有序和和无序无序 宏观态和微观态宏观态和微观态如果气体向真空扩散，宏观态如果气体向真空扩散，宏观态和和微微观态分别指什么？怎样是有序？怎观态分别指什么？怎样是有序？怎样是无序？样是无序？容器容器左右等体积，左部有气体，右部为左右等体积，左部有气体，右部为真空真空.抽抽去隔板气体自由去隔板气体自由膨胀膨胀.系统系统宏观态宏观态-用分子左、右两部分的分配用分子左、右两部分的分配数目表示数目表示系统系统微观态微观态-用分子处在某一部分的具体用分子处在某一部分的具体情况情况表示表示.二、气体向真空的扩散二、气体向真空的扩散气体气体气体气体真空真空真空真空假定假定容器中有容器中有4个个分子，分子，抽出隔板后，抽出隔板后，4个分子在容器个分子在容器中具有哪些可能的宏中具有哪些可能的宏观态和微观态？气体扩散后观态和微观态？气体扩散后4个分子个分子分布的最大一种可能和最小一种可分布的最大一种可能和最小一种可能是什么？能是什么？抽出隔板后，抽出隔板后，4个分子在容器个分子在容器中中可能可能的分布如图所的分布如图所示示1 1 1 16 64 41 1 1 14 4 4 401234564 4个粒子分布个粒子分布个粒子分布个粒子分布 左左左左4 4 右右右右0 0 左左左左3 3 右右右右1 1 左左左左2 2 右右右右2 2 左左左左1 1 右右右右3 3 左左左左0 0 右右右右4 4假设所有的微观状态其出现的可能性是相同假设所有的微观状态其出现的可能性是相同假设所有的微观状态其出现的可能性是相同假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的的的的.4 4粒子情况，总状态数粒子情况，总状态数粒子情况，总状态数粒子情况，总状态数1616，左左左左4 4右右右右0 0 和和和和 左左左左0 0右右右右4 4，几率各，几率各，几率各，几率各为为为为1/161/16；左；左；左；左3 3右右右右1 1和和和和 左左左左1 1右右右右3 3，几率各为，几率各为，几率各为，几率各为1/41/4；左左左左2 2右右右右2 2，几率为几率为几率为几率为3/8.3/8.一切自发过程一切自发过程总是总是沿着分子热运动的无序性沿着分子热运动的无序性增大的方向增大的方向进行进行.热力学第二定律的微观解释热力学第二定律的微观解释通过以上的分析，能得到什么结论？通过以上的分析，能得到什么结论？简单的说，简单的说，简单的说，简单的说，“熵熵熵熵”就是微观粒子的无序程度、能量差就是微观粒子的无序程度、能量差就是微观粒子的无序程度、能量差就是微观粒子的无序程度、能量差别的消除别的消除别的消除别的消除程度程度程度程度.在克劳修斯在克劳修斯在克劳修斯在克劳修斯看来看来看来看来,在在在在一个封闭的系统一个封闭的系统一个封闭的系统一个封闭的系统中中中中,运动运动运动运动总是从有总是从有总是从有总是从有序到无序发展序到无序发展序到无序发展序到无序发展的的的的.三、熵三、熵熵熵的微观意义：的微观意义：系统内系统内分子运动分子运动无序性的无序性的量度量度.热力学第二定律可以表述为：热力学第二定律可以表述为：在孤立系统中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，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它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状状态态.热力学第二定律热力学第二定律的这一表述称为的这一表述称为熵增加原熵增加原理理.课堂练习：课堂练习：课堂练习：课堂练习：1 1、下列说法中不正确的是、下列说法中不正确的是、下列说法中不正确的是、下列说法中不正确的是()()()()A.A.A.A.自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的B.B.B.B.民间常用民间常用民间常用民间常用“拔火罐拔火罐拔火罐拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地会紧紧地会紧紧地会紧紧地“吸吸吸吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小降低，压强减小降低，压强减小降低，压强减小C.C.C.C.空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向向向向D.D.D.D.相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等2、（多选）下列说法正确的是、（多选）下列说法正确的是A.A.机械能全部变成内能是不可能的机械能全部变成内能是不可能的B.B.根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体C.C.从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的D.D.第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式式转化成另一种形式E.E.在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理第二定律又称为熵增加原理学习总结学习总结作业：课后练习作业：课后练习