热力学第二定律的微观解释宁乡第一高级中学肖艳湘人教版物理选修3-3第十章第五节问题1:往清水中加入一滴墨水，墨汁会不断扩散，直到在整杯水中分布均匀为止。有没有这种可能，散布在水里的小碳粒会自发聚集成一滴墨水，剩余的部分则变回清水呢？问题2:我们常说“覆水难收”，说明水泼出去容易，收回来难，这是为什么？1.有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。2.无序：不符合某种确定规则的称为无序。一、有序和无序4.有序和无序是相对的3.无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。一、有序和无序二、宏观态1、宏观态：当我们以系统的分子数分布而不区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的宏观态。2、微观态：如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较。无序二、宏观态和微观态【实例探究------气体向真空的扩散】一箱子被挡板分成左右两室，4个气体分子都在左室，撤去挡板后气体将在整个容器内无规则运动。分析挡板撤去后，4个分子在容器中可能的分布情形。ABCD分布（宏观态）详细分布（微观态）隔板抽出后，4个气体分子在容器中可能的分布情形14641微观态数微观态共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部的可能性即几率为1/24=1/16。一般来说，若有N个分子，则共有2N种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N。对于真实理想气体系统N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为1/21023。宏观过程不可逆在微观上的统计解释宏观态左4右0左3右1左2右2左1右3左0右4微观态数目14641各种宏观态的出现是等几率的吗？出现概率1/164/166/164/161/16在一定的宏观条件下，各种可能的宏观态中哪一种是实际所观测到的？概率最大最无序三、热力学第二定律的微观意义三、热力学第二定律的微观意义1.不可逆过程的本质：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。小大系统从热力学概率__的状态向热力学概率__的状态进行的过程。2.热力学第二定律的适用范围2.热力学第二定律的适用范围1）适用于宏观过程对微观过程不适用。2）适用于孤立系统。如何定量描述宏观态的无序性？1.1877年，玻耳兹曼引入熵，表示系统无序性的大小：Sln∝Ω2.1900年，普朗克引入系数k—玻耳兹曼常数S=klnΩ四、熵四、熵3.熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵是不会减少的。对熵增加原理的理解：（1）熵较大的宏观状态就是无序程度较大的状态，也就是出现概率较大的宏观状态。（2）在自然过程中，熵总是增加的，其原因并非因为有序是不可能的，而是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多，即无序的可能性要比有序的可能性大得多。（3）从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，一个孤立系统在自发过程中总是向熵增加的方向发展，而熵值较大代表着较为无序例1:关于有序和无序下列说法正确的是（）A．有序和无序不是绝对的B．一个“宏观态”可能对应着许多的“微观态”C．一个“宏观态”对应着唯一的“微观态”D．无序意味着各处一样、平均、没有差别ABD例2:下面关于熵的说法错误的是（）A．熵是物体内分子运动无序程度的量度B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理D．机械能转化为内能的过程是系统的熵增加的过程B例3:从微观角度看（）A．热力学第二定律是一个统计规律B．一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展C．一个宏观状态所对应的微观状态越少，越是无序，熵值越大D．出现概率越大的宏观状态，熵值越小E．与热现象有关的自发的宏观过程是熵增加的过程F．气体扩散现象向着无序性增加的方向进行,是可逆过程ABE4.熵和社会熵是描述系统状态向无序变化的量度，也可引申为“有效作用减少量或无效作用增加量”。事物从有序向无序变化则熵增加，可称之为正熵；事物从无序向有序变化则熵减少，可称之为负熵。随着熵概念的泛化，熵已被很多学科所采用，并出现了许多术语，如信熵、基因熵、环境熵等。其中也包括自然熵与社会...
