(本科）物理学第七版13-8 热力学第二定律的统计意义.ppt

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1、课程主讲人：物理学第七版13-8 热力学第二定律的统计意义2第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版无序无序有序有序热功转化热功转化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 熵与无序度熵与无序度3第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版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

2、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VVV自发自发外力压缩外力压缩4第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版 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 无序度与微观状态数无序度与微观状态数5第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第

3、二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版 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N 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21=1=WN,41=2=WN,6第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版粒子集中在粒子集中在左左空间的空间的概概率率421161W粒子粒子均匀均匀分布的概率分布的概率83166W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 16iin11n42n63n43n第第 种分布的可能状态数种分布的可能状态数ini1

4、5n7第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版 N 1 2 4 N W42212121N210（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WkSln熵熵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.8第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版 （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

5、高，系统无序愈高，系统无序度愈高度愈高.） （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 .9第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版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 . 这表达了人们对玻耳这表达了人们对玻耳兹曼的深深怀念和尊兹曼的深深怀念和尊敬敬.WkSlog10第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8

6、 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版耗耗 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？ 实际的宇宙万物充满了无序到有序的实际的宇宙万物充满了无序到有序的发展变化发展变化 . （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.四四 自组织现象自组织现象11第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版 （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

7、、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iedddSSS12第十三章第十三章 热力学基础热力学基础* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计热力学第二定律的统计意义意义物理学第七版idS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edS0 d0 diSS,孤立系统孤立系统0dd d0d0 deieiSSSSS,开

8、放系统开放系统13第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学第七版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等容过程和等压过程理想气体的等容过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求14第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学第七版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：13-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义13-5 13-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环* *13-9 13-9 信息熵简介信息熵简介