5　熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 (5)

1、熱力學(xué)第二定律的微觀解釋人教版 選修3-3河北靈壽中學(xué) 高二物理組 熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。 -克勞修斯表述 不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響。 -開爾文表述 自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。 系統(tǒng)的宏觀表現(xiàn)源于微觀粒子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 熱力學(xué)第二定律無序有序有序無序列舉生活中的一個(gè)有序與無序現(xiàn)象。體驗(yàn)活動(dòng)1：有序、無序請(qǐng)學(xué)號(hào)20-25 的同學(xué)到前面來，排成一隊(duì)。一.有序和無序有序：系統(tǒng)的個(gè)體按確定的某種規(guī)則，有序排列。無序：個(gè)體分布沒有確定的要求，怎么分布都可以。1. 將撲克牌按紅桃、黑桃的順序排列及號(hào)碼由小到大順序自左向右排列。體驗(yàn)活動(dòng)2

2、：撲克牌的排列宏觀態(tài)1具體的排列對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目： 12. 將撲克牌按紅桃、黑桃的順序自左向右排列。宏觀態(tài)2對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目： 2具體的排列3、將撲克牌按任意順序排列。二.宏觀態(tài)和微觀態(tài)宏觀態(tài)：指符合某種規(guī)則的宏觀狀態(tài)。微觀態(tài)：在規(guī)定的宏觀態(tài)下，所有可能的不同的（微觀的）分布狀態(tài)，叫做這種宏觀態(tài)的微觀態(tài)。一種“宏觀態(tài)”可能包含一種或幾種“微觀態(tài)”宏觀態(tài)1紅黑+序號(hào)宏觀態(tài)2 紅黑宏觀態(tài)3任意12 1.比較3種宏觀態(tài)（排列方式）的有序程度。 2.觀察宏觀態(tài)的有序程度與什么有關(guān)？無序有什么特點(diǎn)？ 3.哪種宏觀態(tài)更容易實(shí)現(xiàn)？3二.宏觀態(tài)和微觀態(tài)無序意味著各處都一樣，平均沒有差別。宏觀過程的方向性從有序

3、到無序。宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量多顯得無序。宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)量少顯得有序。熱力學(xué)第二定律的另一種表述：氣體向真空的自由膨脹是不可逆的。 三.氣體向真空中的擴(kuò)散ABAB宏觀態(tài)微觀態(tài)（詳細(xì)分布）宏觀態(tài)微觀態(tài)個(gè)數(shù)146411/164/166/164/161/16等概率原理：對(duì)于孤立系統(tǒng)，各種微觀態(tài)出現(xiàn)的可能性（或概率）是相等的。均勻分布對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)最多,最無序。 =16宏觀態(tài)微觀態(tài)個(gè)數(shù) =16ABN個(gè)分子，可能有多少種微觀態(tài)？全部退回到A部的幾率1/2N =24 1023個(gè)分子組成的宏觀系統(tǒng)，均勻分布這種宏觀態(tài)的熱力學(xué)概率幾乎為100%。 實(shí)際觀測(cè)到的基本是均勻分布這種宏觀態(tài)，即系統(tǒng)最后所達(dá)到的

4、平衡態(tài)。氣體向真空的自由膨脹是不可逆的。ABAB是微觀態(tài)增加的過程有序無序概率較大的宏觀態(tài)無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別。 熱力學(xué)第二定律的微觀意義： 一切自發(fā)的過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行。 請(qǐng)從微觀角度解釋 熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別。四.熵1877年，玻耳茲曼提出了熵S與的關(guān)系Sln普朗克定義了熵S =K ln熵- 度量系統(tǒng)無序程度的大小，熵越高，系統(tǒng)越無序，熵越低，系統(tǒng)越有序。在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小。熱力學(xué)第二定律（熵增加原理）思考： 一個(gè)物體在粗糙的平面上滑動(dòng)，最后停止。系統(tǒng)的熵如何變化？做一做 目

5、前，“熵”這個(gè)詞的應(yīng)用十分廣泛，已經(jīng)超出了物理學(xué)的范疇，深入到信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中，在這些場(chǎng)合，有些用法是熵本來意義的延伸，有些只是用做“無序程度”的代名詞，描述過程發(fā)展的方向。 訪問一個(gè)有搜索功能的網(wǎng)站，鍵入“熵”，看看人們是怎樣使用這個(gè)名詞的。熵本身既不是好事，也不是壞事。熵的增加表示宇宙物質(zhì)的日益混亂和無序，是無效能量的總和。物理學(xué)家們認(rèn)為，熵定律是物質(zhì)世界的最終定律，人類參與的每一項(xiàng)物質(zhì)活動(dòng)都受到熱力學(xué)第一、第二定律的嚴(yán)密制約。但是，他們又認(rèn)為熵定律只涉及物質(zhì)世界，生命的現(xiàn)象是宇宙洪流中的一股逆流！關(guān)于熵的認(rèn)識(shí)下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說法正確的是 ()A從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行C有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行，有的自然過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行D在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵會(huì)減小A熱力學(xué)第二定