高中物理 第10章 第5节热力学第二定律的微观解释课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 热力学定律 第十章 第五节热力学第二定律的微观解释 第十章 自然现象 历史人文 大多是不可逆的 现在你可以理解为什么孔夫子在川上有 逝者如斯 之叹了吗 试想 如果分子的运动可以自发地从无序变为有序 会有什么现象发生 这些现象会自然发生吗 为什么 1 有序只要确定了某种规则 这个规则的就叫做有序 2 无序不符合某种 的称为无序 3 宏观态 某种规定 规则的状态 叫做热力学系统的宏观态 4 微观态在宏观状态下 符合 的规定 规则的状态叫做这个宏观态的微观态 有序和无序宏观态和微观态 符合 确定规则 符合 另外 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 的方向进行 气体向真空的扩散 无序性增大 1 熵 1 微观状态的数目用 表示 用s表示熵 则s k称为玻耳兹曼常数 2 熵和系统内能一样都是一个状态函数 仅由系统的 决定 从分子动理论的观点来看 熵是分子热运动 程度的定量量度 熵及熵增加原理 kln 状态 无序 混乱 2 熵增加原理在任何自然过程中 一个孤立系统的总熵 叫做熵增加原理 对于其他情况 系统的熵可能增加 也可能减小 不会减小 一 有序 无序的含义1 无序 意味着各处一样 平均 没有差别 而有序则正好相反 2 有序 与 无序 是相对的 二 熵的含义 有序 和 无序 是相对而言的 是从有序程度上讲的 熵是宏观态无序程度的量度 熵越高 意味着宏观态所对应的微观态数目越多 即越无序 熵越低即越有序 三 热力学第二定律的微观解释高温物体和低温物体中的分子都在做无规则的热运动 但是高温物体中分子热运动的平均速率要大于低温物体 所以在高温物体分子与低温物体分子的碰撞过程中 低温物体分子运动的剧烈程度会逐渐加剧 即低温物体的温度升高了 而高温物体分子运动的剧烈程度会减缓 即高温物体的温度降低了 所以从宏观热现象角度来看 热传递具有方向性 总是从高温物体传给低温物体 换一种角度看 初始我们根据温度的高低来区分两个物体 而终了状态两个物体上的温度处处相同 无法区别 我们就说系统的无序程度增加了 同理可知 在通过做功使系统内能增加的过程中 是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程 如图 质量 温度相同的水 分别处于固态 液态和气态三种状态下 它们的熵的大小有什么关系 为什么 答案 根据大量分子运动对系统无序程度的影响 热力学第二定律又有一种表述 由大量分子组成的系统自发变化时 总是向着无序程度增加的方向发展 至少无序程度不会减少 这也就是说 任何一个系统自发变化时 系统的熵要么增加 要么不变 但不会减少 质量相同 温度相同的水 可以由固体自发地向液体 气态转化 所以 气态时的熵最大 其次是液体 固态时的熵最小 关于热力学第二定律的微观意义 下列说法正确的是 a 大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动b 热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程c 热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程d 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 解析 分子热运动是大量分子无规则运动 系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态 这是一个无序的运动 根据熵增加原理 热运动的结果只能使分子热运动更加无序 而不是变成了有序 热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程 c d项正确 答案 cd点评 热传递过程是大量分子由无序程度小转化为无序程度大的过程 体现了自然过程的方向 从微观角度看 a 热力学第二定律是一个统计规律b 一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展c 一个宏观状态所对应的微观状态越多