10经典.5-热力学第二定律的微观解释经典.ppt

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N?1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为 。此数值极小，意味着此事件永远不会发生。 宏观过程不可逆在微观上的统计解释 优选文档 * 热力学第二定律的微观意义： 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。 不可逆过程的本质： 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。 自发过程的规律： 概率小的状态（有序）→概率大的状态（混乱） 优选文档 * 统计物理基本假定—等几率原理：对于孤立系，各种微观态出现的可能性（或几率）是相等的。 各种宏观态不是等几率的。那种宏观态包含的微观态数多，这种宏观态出现的可能性就大。 定义热力学几率：与同一宏观态相应的微观态数称为热力学几率。记为? 。 在上例中，均匀分布这种宏观态，相应的微观态最多，热力学几率最大，实际观测到的可能性或几率最大。 所以，实际观测到的总是均匀分布这种宏观态。即系统最后所达到的平衡态。 对于1023个分子组成的宏观系统来说，均匀分布这种宏观态的热力学几率与各种可能的宏观态的热力学几率的总和相比，此比值几乎或实际上为100%。 优选文档 * 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微观态数少的宏观态向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。 S=klnΩ 熵和系统内能一样，是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序(混乱)程度的定量量度。 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。 优选文档 * 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 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。 优选文档 * 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。 优选文档 * 比如，把一块冰糖放入水中，结果整杯水都甜了。这就是说，糖分子的运动扩展到了整杯水中，它们的运动变得更加无序了。对于一个封闭的系统，能量差也总是倾向于消除的。比如，有水位差的两个水库，如果把它们连接起来，那么，重力就会使一个水库的水面降低，而使另一个水库的水面升高，直到两个水库的水面均等，势能取平为止。 克劳修斯总结说，自然界中的一个普遍规律是：运动总是从有序到无序，能量的差异总是倾向变成均等，也即“熵将随着时间而增大”。 优选文档 * 可爱的熵 物理学中有个熵定律，也就是著名的热力学第二定律。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。熵本身既不是好事，也不是坏事；它意味着腐败和混乱，但它同时也意味着生命本身的展开──不论是有机的，还是无机的生命。卡农、乔治·梅特勒的大爆炸学说也认为，宇宙是以有序的状态开始，不断地向无序状态发展，它与热力学第二定律是相符的。热力学第一定律说明能量是守恒的、不灭的，只能从一种形式转变到另一种形式；热力学第二定律（熵定律）却表明：能量不可逆转地沿着一个方向转化，即从对人类来说是可利用的变为不可利用的状态。 优选文档 * 有效能量告罄时，是“热寂”──死寂的热平衡状态。有效物质耗尽时，是一片“物质混乱”──整个宇宙的大混乱和大混沌。古罗马诗人贺拉斯说：“时间磨灭了世界的价值！”可谓一语道破了熵定律的真谛。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，只控制时空的横向世界，人类的精神世界并不受熵定律的专制统治！所以，生命的现象是宇宙洪流中的一股逆流！人类精神的无限发展，是不可抗拒的熵增大长河中的一条逆流之舟！ 优选文档 * 1．电冰箱能够不断地把热量从温度较低