5-热力学第二定律的微观解释-(3)VIP免费

•一切与热现象有关的宏观自然过程都是有方向的（不可逆）复习知识:热力学第二定律•表述一：克劳修斯表述热量不可能自发地从低温物体传到高温物体•表述二：开尔文表述不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其它影响。•一切与热现象有关的宏观自然过程都是有方向的（不可逆）1.有序和无序•有序和无序宏观态和微观态有序：只要确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。无序：不符合某种确定规则的称为无序无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。有序和无序是相对的男女各排一列队有序男女各排一列队个头从小到大有序无序2.宏观态和微观态如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的.对应的微观态越多,宏观态无序程度越大气体真空以气体扩散不可逆性来说明容器左部气体，右部真空。抽去隔板气体自由膨胀。•有序和无序宏观态和微观态开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如下图所示：四种可能的微观态甲乙丙丁同一宏观态同一宏观态分布（宏观态）详细分布（微观态）14641AB分布情况左0右4左1右3左2右2左3右1左4右0微观态数14641不同的微观态出现的几率相同宏观态对应的微观态越多宏观态对应的微观态越多,,这个宏观这个宏观态就越无序态就越无序无序的宏观态无序的宏观态有序的宏观态有序的宏观态系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。微观态多微观态多微观态少微观态少一切自然过程总是由微观态较少的宏观态向微观态较多的宏观态进行功热转换电功热能有序运动无序运动气体自由膨胀位置较有序位置更无序自发的过程总是从有序向无序,或向无序性增大的方向进行一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行热力学第二定律的微观意义:对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们认为它处于无序的状态。宏观态名称微观态个数对宏观态的描述过程自发进行的发向甲较少乙较多比较无序比较有序甲乙用字母:表示一个宏观态对应的微观态的数目用字母:表示一个宏观态对应的微观态的数目四.熵lnkS符号:SK:叫玻耳兹曼常数越大,熵S也越大,宏观态更无序.熵的微观意义：系统内分子热运动无序性的量度。用熵S代替热力学概率后，热力学第二定律可以表述为：在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小。热力学第二定律的这一表述称为熵增加原理。对整个宇宙不适用。如布朗运动。平衡态相应于一定宏观条件下最大的状态。热力学第二定律的统计表述：孤立系统内部所发生的过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态过渡，从热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过渡。自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。4.热力学第二定律的适用范围4.热力学第二定律的适用范围注意：微观状态数最大的平衡态状态是最混乱、最无序的状态。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。1）适用于宏观过程对微观过程不适用，2）孤立系统有限范围,为了研究的方便，玻耳兹曼用一个新的状态函数——熵S来表示系统无序性的大小。定义熵与热力学概率之间的关系为：S=kln其中k为玻耳兹曼常量，上式称为玻耳兹曼关系式或玻耳兹曼熵公式。用熵S代替热力学概率后，热力学第二定律可以表述为：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。热力学第二定律的这一表述称为熵增加原理。熵的微观意义：系统内分子热运动无序性的量度。4.熵与熵增加原理“熵”是什么？“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么这个系统的熵就达到最大值。简单的说，“熵”就是微观粒子的无序程度、能量差别的消除程度。在克劳修斯看来，在一个封闭的系统中，运动总是从有序到无序发展的。比如，把一块冰糖放入水中，结果整杯水都甜了。这就是说，糖分子...