热力学第二定律的统计解释

1、13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础1无序无序有序有序热功转换热功转换完全完全功功不不完全完全热热 热力学第热力学第二二定律的定律的实质实质: : 自然界一自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的逆的 .一一 熵与无序熵与无序13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础2非非自发传热自发传热自发传热自发传热高温物体高温物体低温物体低温物体热传导热传导非均匀、非平衡非均匀、非

2、平衡均匀、平衡均匀、平衡扩散过程扩散过程VVV自发自发外力压缩外力压缩13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础3 不可逆过程的本质不可逆过程的本质 系统从热力学系统从热力学概率概率小的状态向热力学小的状态向热力学概率大的状态进行的过程概率大的状态进行的过程 . 一切自发过程的普遍规律一切自发过程的普遍规律 概概率小的状态率小的状态概概率大的状态率大的状态二二 无序度和微观状态数无序度和微观状态数13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热

3、力学基础热力学基础4 讨论讨论 个粒子在空间的分布问题个粒子在空间的分布问题N可分辨的粒子集中在可分辨的粒子集中在左左空间的概率空间的概率21, 1WN41,2WN13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础5粒子集中在粒子集中在左左空间的空间的概概率率421161W粒子粒子均匀均匀分布的概率分布的概率83166W可分辨粒子总数可分辨粒子总数 N = 4 各种分布的状态总数各种分布的状态总数 16iin11n42n63n43n第第 种分布的可能状态数种分布的可能状态数ini15n13-8 13-8 热力学第二

4、定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础6 N 1 2 4 N W42212121N210（左）（左）三三 熵与热力学概率熵与热力学概率 玻耳兹曼关系式玻耳兹曼关系式WkSln熵熵W 热力学热力学概概率（微观状态数）、率（微观状态数）、 无序度、混乱度无序度、混乱度.13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础7 （2）熵是孤立系统的无序度的量度熵是孤立系统的无序度的量度.（平（平衡态熵最大衡态熵最大.）（）（W 愈大，愈大，S 愈高，系统有愈高，系统有序度愈差序度愈差.） （1）熵的概念建立，使热力学第二定律熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述得到统一的定量的表述 .13-8 13-8 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释物理学物理学第五版第五版第十三章第十三章 热力学基础热力学基础8WkS1ln负熵负熵 W1 有序度有序度生命科学：生命科学： 熵的高低反映生