网校教育资源平台

2017-2018学年高中物理:10.5 热力学第二定律的微观解释(人教版选修3-3)课件

评价文档:
文档评论: 0

相关文档推荐

2018版物理同步人教选修3-3 第九章过关检测(一)
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练11液体
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练12饱和汽与饱和汽压
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第九章过关检测(二)
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练14功和内能热和内能
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第十章过关检测(二)
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第十章过关检测(一)
免费
2018版物理同步人教选修3-3 模块综合测试
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练16热力学第二定律热力学第二定律的微观解释
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练13物态变化中的能量交换
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练15热力学第一定律能量守恒定律
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练10固体
免费
2018版物理同步人教选修3-3 课时训练17能源和可持续发展
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第九章 第1节 固体
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第九章 第4节 物态变化中的能量交换
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第十章 第1节 功和内能 第2节 热和内能
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第九章 第2节 液体
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第十章 第3节 热力学第一定律 能量守恒定律
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第十章 第4节 热力学第二定律 第5节 热力学第二定律的微观解释
免费
2018版物理同步人教选修3-3 第九章 第3节 饱和汽与饱和汽压
免费
分享到:
10积分 下载
      热力学第二定律指出,一切与热现象有关的
宏观自然过程都是不可逆的。在一定条件下,系
统有从非平衡态过渡到平衡态的自然倾向,这种
倾向总是单向不可逆的。从微观上看,过程的不
可逆性与系统的大量分子的无规则运动是分不开
的。今以气体向真空的自由膨胀为例,用微观的
统计平均方法 ,从本质上说明热力学第二定律的
统计意义。 
      •有序和无序  宏观态和微观态

1.有序和无序
    
    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。
2.宏观态和微观态
宏观态:符合某种规定、规则的状态,叫做热          
              力学系统的宏观态。
微观态:在宏观状态下,符合另外的规定、规
              则的状态叫做这个宏观态的微观态

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。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.
3、序和微观态间关系
      以气体自由膨胀不可逆性来说明

        容器左右等体积,左部有气体,右部为真空。抽去隔板气体自由膨胀。
       系统宏观态-----用分子左、右两部分的分配数目表示
       系统微观态-----用分子处在某一部分的具体情况表示。


                   气体       真空


   假定容器中有4个分子的情况,分子是可识别的——微观态:
抽出隔板后,4个分子在容器中可能的分布如图所示:

    分布      详细分布
(宏观态)     (微观态)
                                          1

                                          4

                                          6

                                          4

                                          1
   6
                                        左4  右0

   5                                    左3  右1

   4                                    左2  右2

   3                                    左1  右3

   2                                    左0  右4

   1

   0
             4个粒子分布

   ®假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的。
4粒子情况,总状态数16,  左4右0 和 左0右4,几率各为1/16;
左3右1和 左1右3 ,几率各为1/4; 左2右2, 几率为3/8。 
容器中有6个分子, 在容器中的位置可能分布

N=1023 , 微观状态数目用  表示, 则

Ω
                               n


         N/2     N  n(左侧粒子数)
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?
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。
   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%。
   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。
     平衡态相应于一定宏观            自然过程总是向着使
     条件下 最大的状态。           系统热力学几率增大
                           的方向进行。
热力学第二定律的统计表述:              注意:微观状态数最
孤立系统内部所发生的过程总              大的平衡态状态是最
是从包含微观态数少的宏观态              混乱、最无序的状
向包含微观态数多的宏观态过              态。
渡,从热力学几率小的状态向
热力学几率大的状态过渡。               一切自然过程总是
                           沿着无序性增大的
                           方向进行。
4.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,              如布朗运动。

2)孤立系统有限范围,        对整个宇宙不适用。
      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。

    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 熵增加原理 
   一. 熵及熵增原理
   1.玻尔兹曼熵公式:             
   2.熵增原理:孤立系统内,熵的数值永不减小,即:         
   3.热力学第二定律的适用范围
   ①  大量分子
   ②  有限的宏观物质系统
   二. 熵概念的重要意义
   1.联系热力学与统计力学
   如平衡态,     最大,即平衡态为最可几趋势但不是唯一可能趋
 
   势
   2.应用范围非常广阔
      爱因斯坦称之为“第一法则”;它渗透到许多学科,与生命、环
   境、社会等密切相关
   3. 不可逆过程总是向熵增加的方向进行的.因此用增加可判断
   进程进行的方向和限度.
   三.熵增加原理与热力学第二定律            
       熵增加原理是把热现象的不可逆过程进行的方向和限度进行
   数量上的描述, 因此它是热力学第二定律的数学表示.
10积分下载