《江苏省南京市高二物理课件：选修3-3 10.5 热力学第二定律的微观解释》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省南京市高二物理课件：选修3-3 10.5 热力学第二定律的微观解释（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热力学第二定律的微观解释 人教版 选修3 3 南京市金陵中学 黄皓燕 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 克劳修斯表述 不可能从单一热库吸收热量 使之完全变为功 而不产生 其他影响 开尔文表述 自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 系统的宏观表现源于微观粒子的统计规律 热力学第二定律 无序 有序 有序 无序 列举生活中的一个有序与无序现象 体验活动1 有序 无序 请学号20 25 的同学到前面来 排成一队 一 有序和无序 有序 系统的个体按确定的某种规则 有序排列 无序 个体分布没有确定的要求 怎么分布都可以 1 将扑克牌按红桃 黑桃的 顺序排列及号码由小到大顺 序自左向右排列 体
2、验活动2 扑克牌的排列 宏观态1 具体的排列 对应的微观态数目 1 2 将扑克牌按红桃 黑桃的顺序自左向右 排列 宏观态2 对应的微观态数目 2 具体的排列 3 将扑克牌按任意顺序排列 二 宏观态和微观态 宏观态 指符合某种规则的宏观状态 微观态 在规定的宏观态下 所有可能的不同的 微 观的 分布状态 叫做这种宏观态的微观态 一种 宏观态 可能包含一种或几种 微观态 宏观态1 红黑 序号 宏观态2 红黑 宏观态3 任意 1 2 1 比较3种宏观态 排列方式 的有序程度 2 观察宏观态的有序程度与什么有关 无序有什么特点 3 哪种宏观态更容易实现 3 二 宏观态和微观态 无序意味着各处都一样 平
3、均没有差别 宏观过程的方向性 从有序到无序 宏观态对应的微观态数量多 显得无序 宏观态对应的微观态数量少 显得有序 热力学第二定律的另一种表述 气体向真空的自由膨胀是不可逆的 三 气体向真空中的扩散 AB AB 宏观态微观态 详细分布 宏观态 微观态 个数 14641 1 164 166 164 161 16 等概率原理 对于孤立系统 各种微观态出现的可能性 或概率 是相等的 均匀分布对应的微观态数最多 最无序 16 宏观态 微观态 个数 16 AB N个分子 可能有多少种微观态 全部退回到A部的几率1 2N 24 1023个分子组成的宏观系统 均匀分布这种宏观态的热 力学概率几乎为100 实
4、际观测到的基本是均匀分布这种宏观态 即系统最后所 达到的平衡态 气体向真空的自由膨胀是不可逆的 AB AB 是微观态增加的过程 有序 无序 概率较大的宏观态 无序意味着各处都一样 平均 没有差别 热力学第二定律的微观意义 一切自发的过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行 请从微观角度解释 热量自发地从高温物体传到低温物体 无序意味着各处都一样 平均 没有差别 四 熵 1877年 玻耳兹曼提出了熵S与 的关系S ln 普朗克定义了熵 S K ln 熵 度量系统无序程度的大小 熵越高 系统越无序 熵越低 系统越有序 在任何自然过程中 一个孤立系统的总熵不会减小 热力学第二定律 熵增加原理 思考
5、 一个物体在粗糙的平面上滑动 最后停止 系 统的熵如何变化 做一做 目前 熵 这个词的应用十分广泛 已经超出了物理学的范畴 深入到信息科学 生命科学和社会科学中 在这些场合 有些用法是熵 本来意义的延伸 有些只是用做 无序程度 的代名词 描述过程发展 的方向 访问一个有搜索功能的网站 键入 熵 看看人们是怎样使用这 个名词的 熵本身既不是好事 也不是坏事 熵的增加表示宇宙物质的日益混 乱和无序 是无效能量的总和 物理学家们认为 熵定律是物质世界的最终定律 人类参与的每一 项物质活动都受到热力学第一 第二定律的严密制约 但是 他们 又认为熵定律只涉及物质世界 生命的现象是宇宙洪流中的一股逆 流
6、关于熵的认识 热力学第二定律 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 热力学第一定律 U Q W 小结 热力学定律 量 序 概率小的状态 有序 概率大的状态 无序 混乱 熵增加的状态 下列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会减小 A 热力学第二定律 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 热力学第一定律 U Q W 小结 热力学定律 量 序 概率小的状态 有序 概率大的状态 无序 混乱 熵增加的状态 再 见
