5　热力学第二定律的微观解释

1、1热力学第二定律的微观解释2不可逆过程的统计性质（以气体自由膨胀为例） 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。 热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。在热力学中，序：区分度。 对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们认为它处于无序的状态。首先理解有序和无序的概念。 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。3.热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的微观意义3分布（宏观态）详细分布（微观态）14641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

2、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下图所示：4 微观态共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部的可能性即几率为1/24=1/16。 一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为 。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。 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。5第

3、二定律的统计表述（依然看前例） 4个分子在容器中的分布对应5种宏观态。分布（宏观态）详细分布（微观态） 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。一种宏观态对应若干种微观态。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？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。6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

4、出现的可能性就大。定义热力学几率：与同一宏观态相应的微观态数称为热力学几率。记为 。 在上例中，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。 对于1023个分子组成的宏观系统来说，均匀分布这种宏观态的热力学几率与各种可能的宏观态的热力学几率的总和相比，此比值几乎或实际上为100%。7对整个宇宙不适用。如布朗运动。平衡态相应于一定宏观条件下 最大的状态。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

5、几率大的状态过渡。自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。4.热力学第二定律的适用范围注意：微观状态数最大的平衡态状态是最混乱、最无序的状态。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。1）适用于宏观过程对微观过程不适用，2）孤立系统有限范围。8可爱的熵物理学中有个熵定律，也就是著名的热力学第二定律。“熵”的名称是由德国物理学家道尔夫克劳修斯于1868年造出来的，它代表着宇宙中不能再被转化做功的能量的总和的测定单位，即熵的增加表示宇宙物质的日益混乱和无序，是无效能量的总和。熵本身既不是好事，也不是坏事；它意味着腐败和混乱，但它同时也意味着生命本身的展开不论是有机的，还是无机的生命。卡农、

6、乔治梅特勒的大爆炸学说也认为，宇宙是以有序的状态开始，不断地向无序状态发展，它与热力学第二定律是相符的。热力学第一定律说明能量是守恒的、不灭的，只能从一种形式转变到另一种形式；热力学第二定律（熵定律）却表明：能量不可逆转地沿着一个方向转化，即从对人类来说是可利用的变为不可利用的状态。9有效能量告罄时，是“热寂”死寂的热平衡状态。有效物质耗尽时，是一片“物质混乱”整个宇宙的大混乱和大混沌。古罗马诗人贺拉斯说：“时间磨灭了世界的价值！”可谓一语道破了熵定律的真谛。物理学家们认为，熵定律是物质世界的最终定律，人类参与的每一项物质活动都受到热力学第一、第二定律的严密制约；但是，他们又认为熵定律只涉及物

7、质世界，只控制时空的横向世界，人类的精神世界并不受熵定律的专制统治！所以，生命的现象是宇宙洪流中的一股逆流！人类精神的无限发展，是不可抗拒的熵增大长河中的一条逆流之舟！包装本身的商品性也越来越显著，它已成为一种不再依附于商品生产的特殊产品，一种所有商品都离不开的、广泛应用的产品。国科学家研究出一款由电解质制成的环保塑料袋，这种环保塑料袋不但可以被无害分解，而且这款环保塑料袋还能溶于水中。塑料袋 铝箔袋真空袋 自动包装卷膜 包装袋 / 塑料袋 铝箔袋真空袋 自动包装卷膜 包装袋 mgh70nei根据科学家解释，生活中常见的高分子塑料材料做成的产品，需要数百年的时间才能够完全的被分解，将存在地球上

8、好几百年。 根据实际数字显示，有80%使用后的塑料袋，最终与一般垃圾一样被运至垃圾堆田区处理，仅有百分之七的塑料被回收循环使用。这种新的环保塑料袋在分解过程不会释出有害的物质，甚至还能分解为昆虫喜爱的天然物质，对保护自然环境起了极大的帮助。没有。唉，五两啊！就当是舍不得孩子掏不着狼吧。谁知道梁公公这个老油条说没说实话，四阿哥才给了半两？不可能吧，那他可真是名副其实的铁公鸡！这还是他自个儿求的赐婚呢，这要是皇上硬下的圣旨，还不才只给壹个铜钱？第壹卷 第七十七章 失算眼见吕公公出了府，十四阿哥兴奋得立即吩咐府里今天要好好庆贺壹番！十四福晋完颜氏穆哲壹见爷这么高兴，心里的气真是不打壹处来！这府里又不

9、缺诸人，什么样的诸人爷没有见过，至于这么高兴吗？可是心里再不满意，表面上也不敢再表现出来，爷的事情她哪里敢说个“不”字？十四阿哥壹见穆哲对他的话磨磨蹭蹭地不赶快去准备，脸上又是壹副不情不愿的别扭样子，就知道这个醋坛子又在发酸了，于是哼了壹句：“妇人之见！”“爷，妾身就是壹个妇人，难道还能有爷们之见？”“你懂什么！这伊尔根觉罗氏可是壹个大宝贝呢！”“爷！您这还没有娶进府里呢，就开始偏袒她，将来妾身可是没有活路了啊！”“你！你嚎什么！你跟八嫂不学点儿好，净学这个！”“哟！这是谁啊！背地里说我什么不学好，净学这个？”十四阿哥这叫壹个叫苦不迭！八哥八嫂跟他们壹家关系极好，从来都是不用请也不用约，直接上

10、门就来。可巧刚刚接完圣旨，他们还没回后院呢，就在前厅拌起嘴来。八哥八嫂怎么来得就是这么巧，恰好听到了他训斥穆哲的那句话！他就是跟八哥八嫂关系再好，这讽刺八嫂的话，还是让他觉得不好意思：“嘻，八嫂这可是听岔了呢，十四弟这不是让穆哲好好跟您学学，也像八嫂那样，把弟弟这十四贝子府也能够治理得水泄不通！别整天净游手好闲的！”“什么？你小子怎么净变着法子欺负你八嫂？你不说我治府有方，居然敢说我们八贝勒府是水泄不通？”“八嫂息怒，八嫂息怒，我家爷从来没个正形，这不是见着八嫂高兴，想跟您斗斗嘴嘛，刚刚还跟弟妹我拌嘴呢！”八福晋郭络罗氏那木泰壹见穆哲出面打圆场，也就懒得再跟老十四斗嘴，直奔了主题：“行了，老十四，看你兴致还真高啊！还能跟你八嫂嬉皮笑脸呢。你是真不知道还是假不知道？你四哥可是刚被皇阿玛赐了婚！”“八哥八嫂跟四哥住隔壁，四哥府上什么事情能逃得过您的火眼金睛？不过，皇阿玛又不是给八哥赐婚，您急什么啊！”“你能不能有点儿正形