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课件网) 5 热力学第二定律的微观解释 前面我们学习了热力学定律，明确了能量可以相互转化且守恒，还知道一切热现象都有一定的方向性．这一节我们重点从微观角度来探究这方面的问题． 一、有序和无序 宏观态和微观态 1．系统的宏观表现源于组成系统的微观粒子的_____． 【答案】统计规律 2．系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态的_____和_____，即对应微观态少的宏观态称为_____，而对应微观态多的宏观态称为_____． 【答案】有序 无序 有序 无序 二、热力学第二定律的微观意义 1．气体向真空的扩散 气体的自由扩散过程是沿着无序性_____的方向进行的． 【答案】增大 2．热力学第二定律的微观意义 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性_____的方向进行． 【答案】增大 三、熵 1．熵的概念 物理学中用字母Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的_____，用字母S表示熵，则S＝kLnΩ 式中k叫做玻耳兹曼常量． 【答案】数目 2．熵增加原理 在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会_____．这就是熵增加原理，也就是热力学第二定律的另一种表述． 【答案】减小 1．有序和无序 确定了某种规则，符合这个规则的就是有序的，不符合确定的规则和要求的分布是无序的． (1)无序意味着各处都一样、平均、没有差别；而有序则是相反． 如何理解有序和无序、宏观态和微观态 (2)有序和无序是相对的． 举例：一副扑克牌，指定按黑桃、红桃、梅花、方块的顺序排列，但对号码的大小不做要求，这样的排列对于完全杂乱的一副牌来说是有序的，但对于不仅有花样方面的要求，而且对号码顺序也有要求的排列来说，就是无序的了． 2．宏观态和微观态 当我们以系统的分子数分布而不区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的宏观态；如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态． (1)在热力学系统中，由于存在大量粒子的无规则热运动，任一时刻各个粒子处于何种运动状态完全是偶然的，而且又都随时间无规则地变化着．系统中各个粒子运动状态的每一种分布，都代表系统的一个微观态，系统的微观态的数目是大量的，在任意时刻系统随机地处于其中任意一个微观态． (2)规定了某种规则，我们就规定了一个“宏观态”，这个“宏观态”可能包含一种或几种“微观态”，不同的“宏观态”对应的“微观态”的个数不同．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． 1．下列说法中正确的是( ) A．机械能和内能之间的转化是可逆的 B．气体向真空的自由膨胀是可逆的 C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的 D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的 【答案】D 【解析】热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B错，微观态越多越无序，C错，故选D． 1．热力学第二定律的微观解释 我们所说的有序状态，指的是对应着较少微观态的宏观态．自发的过程总是倾向于出现与较多微观态对应的宏观态，因此自发的过程总是从有序向着无序发展的． 2．熵的概念 S＝kLnΩ (1)既然微观态的数目Ω是分子运动无序性的一种量度，由于Ω越大，熵S也越大，那么熵S自然也是系统内分子运动无序性的量度． 热力学第二定律与熵 (2)熵是热力学中的一个重要的状态函数(或叫状态参量)，热力学系统(研究对象)处于任何一个状态都对应着一个熵函数，熵的大小表征着热力学系统内粒子热运动的杂乱无章的程度．熵值越大的状态，系统内粒子热运动就越混乱无序；熵值越小的状态，系统内粒子热运动的无序性就越小． 3．熵增大原理 (1)由熵的定义可知，熵较大的宏观状态就是无序程 ... ...
