第5節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋

1、第5節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋熱力學(xué)第二定律的微觀解釋目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航1.了解有序和無(wú)序，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。2.了解熱力學(xué)第二定律的微觀意義。3.了解熵的概念，知道熵是反映系統(tǒng)無(wú)序程度的物理量。4.知道隨著條件的變化，熵是變化的。誘思導(dǎo)學(xué)誘思導(dǎo)學(xué)1.有序和無(wú)序有序：只要確定了某種規(guī)則，符合這個(gè)規(guī)則的就叫做有序。無(wú)序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無(wú)序。無(wú)序意味著各處都一樣，平均、沒(méi)有差別，有序則相反。有序和無(wú)序是相對(duì)的。2.宏觀態(tài)和微觀態(tài)

2、宏觀態(tài)：符合某種規(guī)定、規(guī)則的狀態(tài)，叫做熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀態(tài)。微觀態(tài)：在宏觀狀態(tài)下，符合另外的規(guī)定、規(guī)則的狀態(tài)叫做這個(gè)宏觀態(tài)的微觀態(tài)。系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無(wú)序程度的大小。如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較無(wú)序的，同時(shí)也決定了宏觀過(guò)程的方向性——從有序到無(wú)序。3.熱力學(xué)第二定律的微觀意義一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行。4.熵和系統(tǒng)內(nèi)能一樣都是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，僅由系統(tǒng)的

3、狀態(tài)決定。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，熵是分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序(混亂)程度的定量量度。一個(gè)系統(tǒng)的熵是隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化而變化的。在自然過(guò)程中，系統(tǒng)的熵是增加的。在絕熱過(guò)程或孤立系統(tǒng)中，熵是增加的，叫做熵增加原理。對(duì)于其它情況，系統(tǒng)的熵可能增加，也可能減小。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：一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無(wú)序，所以自發(fā)的宏觀過(guò)程總是向無(wú)序程度更大的方向發(fā)展。典例探究典例探究例1一個(gè)物體

4、在粗糙的平面上滑動(dòng)，最后停止。系統(tǒng)的熵如何變化？解析：因?yàn)槲矬w由于受到摩擦力而停止運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)能，增加了系統(tǒng)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的程度，使得無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，也就是系統(tǒng)的無(wú)序程度增加了，所以系統(tǒng)的熵增加。友情提示：本題考查的是對(duì)熵增加原理的理解和應(yīng)用。課后問(wèn)題與練習(xí)點(diǎn)擊課后問(wèn)題與練習(xí)點(diǎn)擊：1.解析：①全是甜的，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)1個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是132；②全是咸的，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)1個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是132；③1甜4咸，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)

5、5個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是532；④4甜1咸，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)5個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是532；⑤2甜3咸，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)10個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是1032；⑥3甜2咸，對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)10個(gè)，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是1032；吸引更多的物質(zhì)而使密度變得更高，更多的物質(zhì)會(huì)逃離低密度區(qū)而使密度變得更低。各種星體就是通過(guò)這種非均勻化過(guò)程聚集而成的。經(jīng)典熱力學(xué)的結(jié)論是不考慮引力，在靜態(tài)空間下證明的，不適用于引力占主導(dǎo)地位的膨脹宇宙。應(yīng)該指出，在一個(gè)非孤立的、有能