热力学第二定律微观解释精品课件.ppt

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, 思考： 一个“妖精”，神通广大，能跟踪充满容器的每个气体分子的运动。把这个容器用一道隔板分为A ，B两部分，并在隔板上安装一个阀门，当阀门打开时单个气体分子可以从容器的一部分经过阀门进入另一部分去。 假设这个容器开始时完全充满了一定温度的气体，按照热的动力论，一定的温度对应于分子的一定的平均温度，因为气体分子的运动具有随机性质，有的分子的速度将大于平均值，有的则将小于平均值。妖精在适当的时候打开阀门，让快的分子从B 进入A，慢的分子从A进入B ，结果不须消耗能量，B 部分的温度就下降，A部分的温度就上升，热量可以自发地从低温物体流向高温物体。  一般的解释是：妖精必须得到一些“知识”，才能把“快”分子和“慢”分子区分开来。为了获得这些信息，要不要消耗能量？如果需要，则容器、气体、隔板、妖精作为封闭系统，为得到所要信息所需的能量，将不大于因利用这一信息而消耗的能量，并没有违反热力学第二定律。  麦克斯韦的妖精能破坏热力学第二定律吗？ 自发总是从有序到无序演化 但是麦克斯韦的妖精可以使其向有序化发展，酶，就是生命中的麦克斯韦的妖精；而人类全体作为麦克斯韦的妖精，增加着社会的有序度。毕竟，“妖精”，用通俗的话说，是个生物，也是个信息系统，“妖精”就是对宇宙演化的一种抗争。  宇宙中存在着温度的下限： -273.150C。以这个下限为起点的温度叫热力学温度，用T表示，单位是开尔文，符号是K。 氢弹爆炸中心 108K 实验室已获得的最高温度 6×107K 太阳中心 1.5×107K 地球中心 4×103K 乙炔火焰 2.9×103K 金的凝固点 1337.33K 锡的凝固点 505. 078K 月球的向阳面 4×102K 地球上出现的最高温度 331K 地球上出现的最低温度 185K 月球的背阴面 90K 氮的沸点 77K 氦的沸点 4.2K 星际空间 2.7K 实验室已获得的最低温度 2.4×10-11K 尽管热力学零度不可能达到，但是只要温度不是绝对零度就总有可能降低，因此，热力学第三定律不阻止人们想尽办法尽可能地接近绝对零度。 谢谢！ * 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 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 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。 假定容器中有4个分子组成 2、宏观态和微观态 五种可能的微观态 甲 乙 丙 丁 同一宏观态 同一宏观态 宏观态 微观态 1 4 6 4 1 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 1 4 6 4 1 不同的微观态出现的几率相同 宏观态对应的微观态越多,这个宏观态就越无序 “无序”指一种平均、各处都一样、没有差别的宏观态 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 无序的宏观态 有序的宏观态 微观态多 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: 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