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课件网) 热力学第二定律的微观解释 教学目标 了解有序和无序是相对的?? 知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的对应关系? 知道熵的概念，初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述? 能用熵增加原理解释生活中的一些现象 教学重点 教学难点 了解热力学第二定律的微观意义 .? 了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量 对熵和熵增加原理的解释 前情回顾 热力学第二定律揭示了什么规律？ 热力学第二定律揭示了一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 系统的宏观表现源于组成系统的微观粒子的统计规律 本节从微观角度说明为什么涉及热运动的宏观过程会有一定的方向性 按花色及大小排列 我们说它是有序的 有序和无序 洗牌后变为无序 有序和无序 规定：奇数牌在先，偶数牌在后 无序 无序 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。 有序和无序 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 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。 宏观态和微观态 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 ；同时也决定了宏观过程的方向性———从有序到无序。 下面从统计观点探讨过程的不可逆性微观意义，并由此深入认识第二定律的本质 不可逆性的微观意义 不可逆过程的统计性质（以气体自由膨胀为例） 一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂以不同颜色分子 气体向真空扩散 开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如图所示： 微观数 1 4 4 1 6 气体向真空扩散 此数值极小，意味着此事件永远不会发生。从任何实际操作的意义上说，不可能发生此类事件。 气体向真空扩散 对单个分子或少量分子来说，它们扩散到B部的过程原则上是可逆的。 对大量分子组成的宏观系统来说，它们向B部自由膨胀的宏观过程实际上是不可逆的。这就是宏观过程的不可逆性在微观上的统计解释。 气体向真空扩散 左边一列的各种分布仅指出A、B两边各有几个分子，代表的是系统可能的宏观态。 中间各列是详细的分布，具体指明了这个或那个分子各处于A或B哪一边，代表的是系统的任意一个微观态。 4个分子在容器中的分布对应5种宏观态 一种宏观态对应若干种微观态 不同的宏观态对应的微观态数不同 均匀分布对应的微观态数最多。 全部退回A边仅对应一种微观态。 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？ 气体向真空扩散 热力学第二定律的统计意义 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。 热力学第二定律的统计意义 在气体向真空扩散的例子中，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。 热力学第二定律的统计意义 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。 ①自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。 ②一切自然过程总是沿着无 ... ...
