2021-2022学年高二物理竞赛课件：熵增加原理.pptx

《2021-2022学年高二物理竞赛课件：熵增加原理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：熵增加原理.pptx（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六节第六节熵增加原理熵增加原理一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，两物体组成一个系统，一、熵增加原理一、熵增加原理 对

2、于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换外界无能量交换一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个

3、对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，发生热传导过程，一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为

4、外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，的，一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，并的，并且是且是绝热绝热的。的。一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个

5、对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，并的，并且是且是绝热绝热的。的。设设T2T1，一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设

6、设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，并的，并且是且是绝热绝热的。的。设设T2T1，当物体，当物体1有微小热量有微小热量Qd给物体给物体 2时，时，传传一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界

7、无能量交换称为孤立系统孤立系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，并的，并且是且是绝热绝热的。的。设设T2T1，当物体，当物体1有微小热量有微小热量Qd给物体给物体 2时，两者温度都不会发生显著的改时，两者温度都不会发生显著的改变，变，传传一、熵增加原理一、熵增加原理 对于一个对于一个可逆可逆的绝热过程是一个等熵过的绝热过程是一个等熵过程，程，但是但是对于一个对于一个不可逆不可逆的绝热过程熵是否的绝热过程熵是否不变呢？不变呢？设设1、2两物体组成一个系统，该系统和两物体组成一个系统，该系统和外界无能量交换称为外界无能量交换称为孤立系统孤立

8、系统。两物体之间。两物体之间发生热传导过程，这一过程是发生热传导过程，这一过程是不可逆不可逆的，并的，并且是且是绝热绝热的。的。设设T2T1，当物体，当物体1有微小热量有微小热量Qd给物体给物体 2时，两者温度都不会发生显著的改时，两者温度都不会发生显著的改变，所以可以设想用一可逆的等温过程来计变，所以可以设想用一可逆的等温过程来计算熵变。算熵变。传传一、熵增加原理一、熵增加原理物体物体1的熵变为：的熵变为：QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT2QdT

9、1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：QdT2QdT1QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：QdT2QdT1T2T1因为因为，QdT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：QdT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：QdT2QdT1T2T1dT2dT1 0QQ所以所以因为因为，dT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变

10、为：dT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：dT2dT1 这说明在孤立系统中发生不可逆过程引这说明在孤立系统中发生不可逆过程引起了整个系统熵的增加。起了整个系统熵的增加。QQQQT2T1dT2dT1 0QQ所以所以因为因为，dT1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：dT2系统总的熵变为：系统总的熵变为：dT2dT1 这说明在孤立系统中发生不可逆过程引这说明在孤立系统中发生不可逆过程引起了整个系统熵的增加。起了整个系统熵的增加。熵增加原理熵增加原理QQQQT2T1dT2dT1 0QQ所以所以因为因为，Td2T1物体物体1的熵变为：的熵变为：物体物体2的熵变为：的熵变为：dT

11、2系统总的熵变为：系统总的熵变为：dT2dT1T1dT2dT1 0 这说明在孤立系统中发生不可逆过程引这说明在孤立系统中发生不可逆过程引起了整个系统熵的增加。起了整个系统熵的增加。熵增加原理熵增加原理：在孤立系统中发生的任何：在孤立系统中发生的任何不可逆过程，都将导致整个系统熵的增加。不可逆过程，都将导致整个系统熵的增加。QQQQQQ所以所以因为因为，或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加

12、原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。所以它是热力学第二定律的另一种

13、表达方式。在理解熵的概念及熵增原理时要注意以在理解熵的概念及熵增原理时要注意以下几点：下几点：或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。在理解熵的概念及熵增原理时要注意以在理解熵的概念及熵增原理时要注意以下几点：下几点：1.熵是态函数。熵变和过程无关，它只熵是态函数。熵变和过程无关，它只决定于系统的始末状态。决定于系统的始末状态。或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过

14、程，总是在孤立系统发生的自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。在理解熵的概念及熵增原理时要注意以在理解熵的概念及熵增原理时要注意以下几点：下几点：1.熵是态函数。熵变和过程无关，它只熵是态函数。熵变和过程无关，它只决定于系统的始末状态。决定于系统的始末状态。2.对于非绝热或非孤立系统，熵有可能对于非绝热或非孤立系统，熵有可能增加，也有可能减少。增加，也有可能减少。或者说，或者说，在孤立系统发生的自然过程，总是在孤立系统发生的

15、自然过程，总是沿着熵增加的方向进行。沿着熵增加的方向进行。熵增加原理指出了实际过程进行的方向，熵增加原理指出了实际过程进行的方向，所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。所以它是热力学第二定律的另一种表达方式。在理解熵的概念及熵增原理时要注意以在理解熵的概念及熵增原理时要注意以下几点：下几点：1.熵是态函数。熵变和过程无关，它只熵是态函数。熵变和过程无关，它只决定于系统的始末状态。决定于系统的始末状态。2.对于非绝热或非孤立系统，熵有可能对于非绝热或非孤立系统，熵有可能增加，也有可能减少。增加，也有可能减少。3.熵反映了能量的品质因数，熵越大，熵反映了能量的品质因数，熵越大，系统可用能量减少，

16、能量品质降低。系统可用能量减少，能量品质降低。例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，由膨胀，U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。不变。U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热

17、容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，系统的熵增加，系统的熵增加，U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例

18、如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比例减少了，例减少了，U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比系统的熵

19、增加，可以用来转化为机械能的比例减少了，能量的例减少了，能量的品质品质降低。降低。U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比例减少了，能量的例减少了，能量的品质品质降低。降低。4.不能将有限范围（地球）得到的熵增不能将有限范围（地球）得到的熵增原理外推到浩瀚的宇宙中去。原理外推到浩瀚的宇宙中

20、去。U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2 例如，在绝热容器中理想气体向真空自例如，在绝热容器中理想气体向真空自由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的由膨胀，膨胀前后系统的内能不变，能量的总量总量不变。但是膨胀后，气体的体积变大，不变。但是膨胀后，气体的体积变大，系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比系统的熵增加，可以用来转化为机械能的比例减少了，能量的例减少了，能量的品质品质降低。降低。4.不能将有限范围（地球）得到的熵增不能将有限范围（地球）得到的熵增原理外推到浩瀚的宇宙中去。否则会得出原理外推到浩瀚的宇宙中去。否则会得出宇宙必将死亡的宇宙必将死亡的“热寂说热寂说”错误结论。错误结论。U=1U2T1T2=S1S2U1T1S1U2T2S2二、从有序到无序二、从有序到无序熵增加原理表明：熵增加原理表明：自发过程总是朝着使体系更无序的方自发过程总是朝着使体系更无序的方向进行。向进行。熵的物理内涵：熵的物理内涵：熵是体系熵是体系无序程度无序程度的一种量度。的一种量度。