东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十三章 热力学基础（13-8）热力学第二定律的统计解释

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 熵与无序 热力学第二定律的实质:自然界 切与热现象有关的实际宏观过程都是不可 逆的 完全 热功转换功 热 不完全 有序无序 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 1 有序 无序 热功转换 完全 功 不完全 热 热力学第二定律的实质：自然界一 切与热现象有关的实际宏观过程都是不可 逆的 . 一 熵与无序

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 热传导高温物体自发传热-低温物体 非自发传热 非均匀、非平衡均匀、平衡 扩散过程 自发 丿+△ 外力压缩 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 2 非自发传热 自发传热 热传导 高温物体 低温物体 非均匀、非平衡 均匀、平衡 扩散过程 V V +V 自发 外力压缩

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 二无序度和微观状态数 不可逆过程的本质 系统从热力学概率小的状态向热力学 概率大的状态进行的过程 切自发过程的普遍规律 概率小的状态>概率大的状态 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 3 不可逆过程的本质 系统从热力学概率小的状态向热力学 概率大的状态进行的过程 . 一切自发过程的普遍规律 概率小的状态 概率大的状态 二 无序度和微观状态数

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 讨论N个粒子在空间的分布问题 可分辨的粒子集中在左空间的概率 N=1,W=1/2° N=2,W=1/4 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 4 讨论 N 个粒子在空间的分布问题 可分辨的粒子集中在左空间的概率 N =1, W =1 2 N = 2, W =1 4

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 可分辨粒子总数N=4 第i种分布的可能状态数n7 各种分布的状态总数∑n=16 n3=6粒子集中在左空间的概率 162 °。n=1粒子均匀分布的概率 W 168 第十三章热力学基础 5

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 5 粒子集中在左空间的概率 4 2 1 16 1 W = = 粒子均匀分布的概率 8 3 16 ' 6 W = = 可分辨粒子总数 N = 4 各种分布的状态总数  =16 i i n n1 =1 n2 = 4 n3 = 6 n3 = 4 第 种分布的可能状态数 i i n n5 =1

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 N|1 2 N (左)2 2 2 0 2 三熵与热力学概率玻耳兹曼关系式 熵 s=konw W热力学概率(微观状态数) 无序度、混乱度 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 6 N 1 2 4 N W 2 4 2 1 2 1 2 1 N 2 1  0 （左） 三 熵与热力学概率 玻耳兹曼关系式 熵 S = k lnW W 热力学概率（微观状态数）、 无序度、混乱度

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 (1)熵的概念建立,使热力学第二定律 得到统一的定量的表述 (2)熵是孤立系统的无序度的量度.(平 衡态熵最大)(W愈大,S愈高,系统无序 度愈高.) 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 7 （2）熵是孤立系统的无序度的量度.（平 衡态熵最大.）（W 愈大，S 愈高，系统无序 度愈高.） （1）熵的概念建立，使热力学第二定律 得到统一的定量的表述

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 玻耳兹曼的墓碑 为了纪念玻耳兹 曼给予熵以统计解释 的卓越贡献,他的 墓碑上寓意隽永地刻 EO I/MANN BOLTLMANN 着S=khW CT∠MAN 这表示人们对玻耳兹 曼的深深怀念和尊敬 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 8 玻耳兹曼的墓碑 为了纪念玻耳兹 曼给予熵以统计解释 的卓越贡献 ，他的 墓碑上寓意隽永地刻 着 这表示人们对玻耳兹 曼的深深怀念和尊敬. S = k lnW

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 耗散结构 (1)宇宙真的正在走向死亡吗? 实际宇宙万物,宇宙发展充满了无序 到有序的发展变化 (2)生命过程的自组织现象 生物体的生长和物种进化是从无序到 有序的发展 第十三章热力学基础

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 9 耗 散 结 构 （1）宇宙真的正在走向死亡吗？ 实际宇宙万物，宇宙发展充满了无序 到有序的发展变化. （2） 生命过程的自组织现象 生物体的生长和物种进化是从无序到 有序的发展

物理学 13-8热力学第二定律的统计解释 第五版 (3)无生命世界的自组织现象 云、雪花、太阳系、化学实验、热对 流、激光等. (4)开放系统的熵变 (和外界有能量交换和物质交换的系 统叫开放系统) 开放系统熵的变化dS=dS。+AS、 第十三章热力学基础 10

13-8 热力学第二定律的统计解释 第十三章 热力学基础 物理学 第五版 10 （3） 无生命世界的自组织现象 云、雪花、太阳系、化学实验、热对 流、激光等. （和外界有能量交换和物质交换的系 统叫开放系统） （4）开放系统的熵变 开放系统熵的变化 dS = dSe + dSi