13-8 热力学第二定律的统计解释 - 湖北大学.ppt

13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础无序无序有序有序热功转换热功转换完全完全功功不不完全完全热热 热力学第热力学第二二定律的定律的实质实质:自然界一自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的逆的.一一 熵与无序熵与无序113-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础非非自发传热自发传热自发传热自发传热高温物体高温物体低温物体低温物体热传导热传导非均匀、非平衡非均匀、非平衡均匀、平衡均匀、平衡扩散过程扩散过程自发自发外力压缩外力压缩213-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 不可逆过程的本质不可逆过程的本质 系统从热力学概率小的状态向热力学系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程概率大的状态进行的过程.一切自发过程的普遍规律一切自发过程的普遍规律 概概率小的状态率小的状态概概率大的状态率大的状态二二 无序度和微观状态数无序度和微观状态数313-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 讨论讨论 个粒子在空间的分布问题个粒子在空间的分布问题 可分辨的粒子集中在可分辨的粒子集中在左左空间的概率空间的概率413-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础粒子集中在粒子集中在左左空间的空间的概概率率粒子粒子均匀均匀分布的概率分布的概率可分辨粒子总数可分辨粒子总数 N=4 各种分布的状态总数各种分布的状态总数 第第 种分布的可能状态数种分布的可能状态数513-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 N 1 2 4 N W0（左）（左）三三 熵与热力学概率熵与热力学概率 玻耳兹曼关系式玻耳兹曼关系式熵熵W 热力学热力学概概率（微观状态数）、率（微观状态数）、无序度、混乱度无序度、混乱度.613-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 （2）熵是孤立系统的无序度的量度熵是孤立系统的无序度的量度.（平（平衡态熵最大衡态熵最大.）（）（W 愈大，愈大，S 愈高，系统有愈高，系统有序度愈差序度愈差.）（1）熵的概念建立，使热力学第二定律熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述得到统一的定量的表述.713-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础负熵负熵 有序度有序度生命科学：生命科学：熵的高低反映生命力的强弱熵的高低反映生命力的强弱.信息论：信息论：负熵是信息量多寡的量度负熵是信息量多寡的量度.环境学：环境学：负熵流与环境负熵流与环境.813-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础玻耳兹曼的墓碑玻耳兹曼的墓碑 为了纪念为了纪念玻耳兹玻耳兹曼给予熵以统计解释曼给予熵以统计解释的卓越贡献的卓越贡献，他的，他的墓碑上寓意隽永地刻墓碑上寓意隽永地刻着着 这表示人们对玻耳兹这表示人们对玻耳兹曼的深深怀念和尊敬曼的深深怀念和尊敬.913-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础耗耗 散散 结结 构构 （1）宇宙真的正在走向死亡吗？宇宙真的正在走向死亡吗？实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序到有序的发展变化到有序的发展变化.（2）生命过程的自组织现象生命过程的自组织现象 生物体的生长和物种进化是从无序到生物体的生长和物种进化是从无序到有序的发展有序的发展.1013-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础 （3）无生命世界的自组织现象无生命世界的自组织现象 云、雪花、太阳系、化学实验、热对云、雪花、太阳系、化学实验、热对流、激光等流、激光等.（和外界有能量交换和物质交换的系（和外界有能量交换和物质交换的系统叫开放系统）统叫开放系统）（4）开放系统的熵变开放系统的熵变开放系统熵的变化开放系统熵的变化1113-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础系统内部不可逆过程所产生的熵系统内部不可逆过程所产生的熵增加增加系统与外界交换能量或物质而引系统与外界交换能量或物质而引起的熵流起的熵流孤立系统孤立系统开放系统开放系统12