熱力學(xué)第二定律微觀解釋PPT精品文檔

1、.1熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)第二定律的微觀解釋微觀解釋.2一個(gè)一個(gè)“妖精妖精”，神通廣大，能跟蹤充，神通廣大，能跟蹤充滿容器的每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)。把這滿容器的每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)。把這個(gè)容器用一道隔板分為個(gè)容器用一道隔板分為A ，B兩部分，兩部分，并在隔板上安裝一個(gè)閥門，當(dāng)閥門打并在隔板上安裝一個(gè)閥門，當(dāng)閥門打開時(shí)單個(gè)氣體分子可以從容器的一部開時(shí)單個(gè)氣體分子可以從容器的一部分經(jīng)過閥門進(jìn)入另一部分去。分經(jīng)過閥門進(jìn)入另一部分去。 假設(shè)這個(gè)容器開始時(shí)完全充滿了一定溫度的氣體，按照熱的假設(shè)這個(gè)容器開始時(shí)完全充滿了一定溫度的氣體，按照熱的動(dòng)力論，一定的溫度對(duì)應(yīng)于分子的一定的平均溫度，因?yàn)闅怏w動(dòng)力論，一定的溫

2、度對(duì)應(yīng)于分子的一定的平均溫度，因?yàn)闅怏w分子的運(yùn)動(dòng)具有隨機(jī)性質(zhì)，有的分子的速度將大于平均值，有分子的運(yùn)動(dòng)具有隨機(jī)性質(zhì)，有的分子的速度將大于平均值，有的則將小于平均值。妖精在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開閥門，讓快的分子的則將小于平均值。妖精在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開閥門，讓快的分子從從B 進(jìn)入進(jìn)入A，慢的分子從，慢的分子從A進(jìn)入進(jìn)入B ，結(jié)果不須消耗能量，結(jié)果不須消耗能量，B 部分部分的溫度就下降，的溫度就下降，A部分的溫度就上升，熱量可以自發(fā)地從低溫物部分的溫度就上升，熱量可以自發(fā)地從低溫物體流向高溫物體。體流向高溫物體。 .3 一般的解釋是：妖精必須得到一些“知識(shí)”，才能把“快”分子和“慢”分子區(qū)分開來。為了獲得這些

3、信息，要不要消耗能量？如果需要，則容器、氣體、隔板、妖精作為封閉系統(tǒng)，為得到所要信息所需的能量，將不大于因利用這一信息而消耗的能量，并沒有違反熱力學(xué)第二定律。 麥克斯韋的妖精能破壞熱力學(xué)第二定律嗎？.4自發(fā)過程總是從有序到無序演化 但是麥克斯韋的妖精可以使其向有序化發(fā)展，酶，就是生命中的麥克斯韋的妖精；而人類全體作為麥克斯韋的妖精，增加著社會(huì)的有序度。畢竟，“妖精”，用通俗的話說，是個(gè)生物，也是個(gè)信息系統(tǒng)，“妖精”就是對(duì)宇宙演化的一種抗?fàn)帯?.5熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)第二定律的微觀解釋微觀解釋.6 熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化過程中必

4、須遵循的規(guī)律，但并未限定過程進(jìn)行的方向。過程中必須遵循的規(guī)律，但并未限定過程進(jìn)行的方向。 凡符合熱一律的過程凡符合熱一律的過程-即符合能量守恒的過程是即符合能量守恒的過程是否都能實(shí)現(xiàn)呢？否都能實(shí)現(xiàn)呢？實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是有方向性的。是有方向性的。熱傳導(dǎo)過程熱傳導(dǎo)過程ABAB 例如：例如：氣體的絕熱自由膨脹過程。氣體的絕熱自由膨脹過程。 這些典型例子說明自然界的實(shí)際過程是按一定的這些典型例子說明自然界的實(shí)際過程是按一定的方向進(jìn)行的，相反方向的過程不能自動(dòng)發(fā)生，或者說，方向進(jìn)行的，相反方向的過程不能自動(dòng)發(fā)生，或者說，如果可以

5、發(fā)生，則必然引起其它后果。如果可以發(fā)生，則必然引起其它后果。.7 熱力學(xué)第一定律無法對(duì)這類問題作出解釋，需要熱力學(xué)第一定律無法對(duì)這類問題作出解釋，需要一個(gè)獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的新的自然規(guī)律，即熱力一個(gè)獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的新的自然規(guī)律，即熱力學(xué)第二定律來解釋。學(xué)第二定律來解釋。 不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變成不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變成有用的功而不產(chǎn)生其他影響。有用的功而不產(chǎn)生其他影響。 功可以完全變熱，但要把熱完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它功可以完全變熱，但要把熱完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響是不可能的。影響是不可能的。 1851年開爾文總結(jié)出熱力學(xué)過程進(jìn)行的限度。年開爾文總結(jié)出熱力學(xué)

6、過程進(jìn)行的限度。1.1.開爾文表述開爾文表述 以熱機(jī)為例，熱機(jī)的循環(huán)除了熱變功外，還必定有一以熱機(jī)為例，熱機(jī)的循環(huán)除了熱變功外，還必定有一定的熱量從高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩?，即產(chǎn)生了其它效果。定的熱量從高溫?zé)嵩磦鹘o低溫?zé)嵩矗串a(chǎn)生了其它效果。.8熱全部變?yōu)楣Φ倪^程也是有的，如，理想氣體等溫膨熱全部變?yōu)楣Φ倪^程也是有的，如，理想氣體等溫膨脹。但這時(shí)引起了其它的變化。脹。但這時(shí)引起了其它的變化。開爾文表述否定了熱機(jī)效率能達(dá)百分這百的可能性開爾文表述否定了熱機(jī)效率能達(dá)百分這百的可能性高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1熱機(jī)A吸Q吸放吸QQQ|1=0第二類永動(dòng)機(jī)（單熱機(jī)）不第二類永動(dòng)機(jī)（單熱機(jī)）不能制成。能制成。第二類第

7、二類永動(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī).9高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩2吸Q 放Q 與之相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是，當(dāng)與之相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)是，當(dāng)兩個(gè)不同溫度的物體相互接觸時(shí)，兩個(gè)不同溫度的物體相互接觸時(shí)，熱量將自動(dòng)地由高溫物體向低溫?zé)崃繉⒆詣?dòng)地由高溫物體向低溫物體傳遞，而不可能自發(fā)地由低物體傳遞，而不可能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體。溫物體傳到高溫物體。 如果借助制冷機(jī)，當(dāng)然可以把如果借助制冷機(jī)，當(dāng)然可以把熱量由低溫傳遞到高溫，但要以熱量由低溫傳遞到高溫，但要以外界作功為代價(jià)，也就是引起了外界作功為代價(jià)，也就是引起了其它變化?？耸媳硎鲋该鳠醾鲗?dǎo)其它變化。克氏表述指明熱傳導(dǎo)過程是有方向的。過程是有方向的。2、克勞修斯表

8、述、克勞修斯表述 熱量不能自動(dòng)地從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊鵁崃坎荒茏詣?dòng)地從低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩炊灰鹌渌淖兓?。不引起其它的變化?101. .從開爾文表述入手從開爾文表述入手假定單熱機(jī)是可以假定單熱機(jī)是可以造成的，則造成的，則高溫源高溫源低溫源低溫源Q 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩21QAQ 2單熱機(jī)2Q致冷機(jī)高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩22Q A)(1Q3、兩種表述是統(tǒng)一的、兩種表述是統(tǒng)一的2. .從克勞修斯表述入手從克勞修斯表述入手 高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩1低溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碩22Q熱機(jī)2Q A1Q高溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碩121QQA單熱機(jī) 假定熱量能假定熱量能自動(dòng)地從低溫源自動(dòng)

9、地從低溫源傳到高溫源，則傳到高溫源，則單熱機(jī)也能造成。單熱機(jī)也能造成。熱力學(xué)過程是有方向性的。熱力學(xué)過程是有方向性的。.112.2.可逆過程與不可逆過程可逆過程與不可逆過程 為了進(jìn)一步研究熱力學(xué)第二定律的含義和熱力學(xué)過為了進(jìn)一步研究熱力學(xué)第二定律的含義和熱力學(xué)過程方向性問題，引入程方向性問題，引入可逆過程可逆過程的概念。的概念。 一個(gè)系統(tǒng)，由一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過某一過程達(dá)到另一個(gè)系統(tǒng)，由一個(gè)狀態(tài)出發(fā)經(jīng)過某一過程達(dá)到另一狀態(tài)，如果存在另一個(gè)過程，它能使系統(tǒng)和外界完一狀態(tài)，如果存在另一個(gè)過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時(shí)消除了原過程對(duì)全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時(shí)消除了原過程對(duì)

10、外界引起的一切影響）則原來的過程稱為外界引起的一切影響）則原來的過程稱為可逆過程可逆過程；單擺運(yùn)動(dòng)：一個(gè)單擺，如果不受空氣阻力及其它摩擦單擺運(yùn)動(dòng)：一個(gè)單擺，如果不受空氣阻力及其它摩擦力，當(dāng)它離開某一位置后，經(jīng)過一個(gè)周期又回到原來力，當(dāng)它離開某一位置后，經(jīng)過一個(gè)周期又回到原來的位置而周圍一切都無變化。的位置而周圍一切都無變化。 反之，如果物體不能回復(fù)到原來狀態(tài)或當(dāng)物體回反之，如果物體不能回復(fù)到原來狀態(tài)或當(dāng)物體回復(fù)到原來狀態(tài)卻無法消除原過程對(duì)外界的影響，則原復(fù)到原來狀態(tài)卻無法消除原過程對(duì)外界的影響，則原來的過程稱為來的過程稱為不可逆過程不可逆過程。無摩擦和阻力的單擺運(yùn)動(dòng)是一個(gè)可逆過程。無摩擦和阻力

11、的單擺運(yùn)動(dòng)是一個(gè)可逆過程。.12單純的無機(jī)械能耗散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程都是可逆過程。單純的無機(jī)械能耗散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程都是可逆過程。理想氣體絕熱自由膨脹是不可逆的。理想氣體絕熱自由膨脹是不可逆的。在隔板被抽去的瞬間，氣體聚集在左半在隔板被抽去的瞬間，氣體聚集在左半部，這是一種非平衡態(tài)，此后氣體將自部，這是一種非平衡態(tài)，此后氣體將自動(dòng)膨脹充滿整個(gè)容器。最后達(dá)到平衡態(tài)。動(dòng)膨脹充滿整個(gè)容器。最后達(dá)到平衡態(tài)。其反過程由平衡態(tài)回到非平衡態(tài)的過程其反過程由平衡態(tài)回到非平衡態(tài)的過程不可能自動(dòng)發(fā)生。不可能自動(dòng)發(fā)生。A 在熱現(xiàn)象中，可逆過程只有在在熱現(xiàn)象中，可逆過程只有在準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)和和無摩擦無摩擦的條件下才有可能。的

12、條件下才有可能。無摩擦準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆的無摩擦準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆的。經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)表明，經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)表明，自然界中真實(shí)存在的過程都是按一自然界中真實(shí)存在的過程都是按一定方向進(jìn)行的，都是不可逆的。定方向進(jìn)行的，都是不可逆的。理想氣體熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。理想氣體熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。熱量總是自動(dòng)地由熱量總是自動(dòng)地由高溫物體傳向低溫物體，從而使兩物體溫度相同，達(dá)高溫物體傳向低溫物體，從而使兩物體溫度相同，達(dá)到熱平衡。從未發(fā)現(xiàn)其反過程，使兩物體溫差增大。到熱平衡。從未發(fā)現(xiàn)其反過程，使兩物體溫差增大。.13可逆?zhèn)鳠岬臈l件是：系統(tǒng)和外界溫差無限小，即等溫可逆?zhèn)鳠岬臈l件是：系統(tǒng)和外界溫差無限小，即等溫?zé)醾鲗?dǎo)。熱傳

13、導(dǎo)。氣體的迅速膨脹過程是不可逆的。氣體的迅速膨脹過程是不可逆的。 但是當(dāng)氣體膨脹非常緩慢又沒有其它摩擦?xí)r，它但是當(dāng)氣體膨脹非常緩慢又沒有其它摩擦?xí)r，它卻是可逆的。卻是可逆的。結(jié)論：結(jié)論：1 1）一切自發(fā)過程都是不可逆過程。）一切自發(fā)過程都是不可逆過程。2 2）準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢）準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢） + +無摩擦的過程是可逆過無摩擦的過程是可逆過程。程。3）一切實(shí)際過程都是不可逆過程。）一切實(shí)際過程都是不可逆過程。 可逆過程是一種理想的極限，只能接近，絕不能可逆過程是一種理想的極限，只能接近，絕不能真正達(dá)到。因?yàn)椋瑢?shí)際過程都是以有限的速度進(jìn)行，真正達(dá)到。因?yàn)?，?shí)際過程都是以有限的速度進(jìn)行，

14、且在其中包含摩擦，粘滯，電阻等耗散因素，必然是且在其中包含摩擦，粘滯，電阻等耗散因素，必然是不可逆的。不可逆的。.14可逆過程是理想化的過程?？赡孢^程是理想化的過程。強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：不可逆過程不是不能逆向進(jìn)行，而是說當(dāng)過程不可逆過程不是不能逆向進(jìn)行，而是說當(dāng)過程逆向進(jìn)行時(shí)，逆過程在外界留下的痕跡不能將原來正逆向進(jìn)行時(shí)，逆過程在外界留下的痕跡不能將原來正過程的痕跡完全消除。過程的痕跡完全消除。l 熱力學(xué)第二定律說明了自然界的實(shí)際過程是按一熱力學(xué)第二定律說明了自然界的實(shí)際過程是按一定的方向進(jìn)行的，是不可逆的，相反方向的過程不定的方向進(jìn)行的，是不可逆的，相反方向的過程不能自動(dòng)發(fā)生，或者說，如果可以發(fā)生，

15、則必然引起能自動(dòng)發(fā)生，或者說，如果可以發(fā)生，則必然引起其它后果。其它后果。 開氏表述實(shí)質(zhì)上在于說明功變熱的過程是不可逆的。開氏表述實(shí)質(zhì)上在于說明功變熱的過程是不可逆的。熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)在于指出：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。它所揭示的客觀規(guī)律它所揭示的客觀規(guī)律向人們指出了實(shí)際宏觀過程進(jìn)行的條件和方向。向人們指出了實(shí)際宏觀過程進(jìn)行的條件和方向?？耸媳硎鰧?shí)質(zhì)上在于說明熱傳導(dǎo)過程是不可逆的?？耸媳硎鰧?shí)質(zhì)上在于說明熱傳導(dǎo)過程是不可逆的。.151.1.有序和無序有序和無序有序：只要確定了某種規(guī)則，符合這個(gè)規(guī)則的就

16、叫做有序。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。無序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無序。無序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無序。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。有序和無序是相對(duì)的。有序和無序是相對(duì)的。2.2.宏觀態(tài)和微觀態(tài)宏觀態(tài)和微觀態(tài)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)。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)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)。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

17、少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度系統(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)無序程度的大小。的大小。如果一個(gè)如果一個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)微觀態(tài)”比較多，就比較多，就說這個(gè)說這個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”是比較無序的，是比較無序的，同時(shí)也決定了宏觀過程的同時(shí)也決定了宏觀過程的方向性方向性從有序到無序。從有序到無序。3.3.熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義.16分布分布（宏觀態(tài)）（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布詳細(xì)分布（微觀態(tài)）（微觀態(tài)） 14641AB不可逆過程的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)不可逆過程的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)（以氣體自由膨脹為例）（以氣體自由膨脹為例） 一個(gè)被隔板分為一個(gè)被隔板分為A A、B B相等兩部分的容器，裝

18、有相等兩部分的容器，裝有4 4個(gè)涂以不個(gè)涂以不同顏色分子，下圖是分布情況。同顏色分子，下圖是分布情況。.17第二定律的統(tǒng)計(jì)表述第二定律的統(tǒng)計(jì)表述（依然看前例）（依然看前例） 4 4個(gè)分子在容器中的分布對(duì)應(yīng)個(gè)分子在容器中的分布對(duì)應(yīng)5 5種宏觀態(tài)。種宏觀態(tài)。分布分布（宏觀態(tài)）（宏觀態(tài)）詳細(xì)分布詳細(xì)分布（微觀態(tài)）（微觀態(tài)）各種分布的狀態(tài)總數(shù)各種分布的狀態(tài)總數(shù) 16iin11n42n63n43n分布的可能狀態(tài)數(shù)分布的可能狀態(tài)數(shù)15n分布幾率分布幾率1/164/166/164/161/16.18 熵與熱力學(xué)概率熵與熱力學(xué)概率 玻耳茲曼關(guān)系式玻耳茲曼關(guān)系式lnSk 熱力學(xué)熱力學(xué)概概率（微觀狀態(tài)率（微觀狀態(tài)

19、數(shù)）、數(shù)）、 無序度、混亂度無序度、混亂度.11n42n63n43n15n分布幾率分布幾率1/164/166/164/161/16“熵熵”( (用用S S表示表示) )是德國(guó)物理是德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯在學(xué)家克勞修斯在18501850年創(chuàng)造的年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語，他用熵來表示任何一一個(gè)術(shù)語，他用熵來表示任何一種能量在空間分布的均勻程度。種能量在空間分布的均勻程度。玻耳茲曼證明了玻耳茲曼證明了熵熵S S與與微觀微觀態(tài)數(shù)目（分布幾率態(tài)數(shù)目（分布幾率）之間的關(guān)之間的關(guān)系，普朗克把它寫成系，普朗克把它寫成 熱力學(xué)第二定律的熱力學(xué)第二定律的微觀意義微觀意義：一切自然過程總是沿著無序性增一切自然過程總是沿著無序

20、性增大的方向進(jìn)行。大的方向進(jìn)行。.19 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)的狀態(tài)決定。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)的狀態(tài)決定。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來看，熵是分子熱運(yùn)動(dòng)無序從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來看，熵是分子熱運(yùn)動(dòng)無序( (混亂混亂) )程度的定量程度的定量量度。量度。S=Kln 從從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律：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序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展。為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總

21、是向無序程度更大的方向發(fā)展。在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小熵增加原理熵增加原理熵與熵與熵增加原理熵增加原理.20對(duì)整個(gè)宇宙不適用。對(duì)整個(gè)宇宙不適用。平衡態(tài)平衡態(tài): :相應(yīng)于一定宏觀條相應(yīng)于一定宏觀條件下件下 最大的狀態(tài)。最平最大的狀態(tài)。最平均、最無序、最混亂。均、最無序、最混亂。熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)表述熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)表述：孤孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是從立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是從包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài)過渡，從熱微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài)過渡，從熱力學(xué)幾率小的狀態(tài)向熱力學(xué)幾率力學(xué)幾率小的

22、狀態(tài)向熱力學(xué)幾率大的狀態(tài)過渡。大的狀態(tài)過渡。自然過程總是向著使自然過程總是向著使系統(tǒng)熱力學(xué)幾率增大系統(tǒng)熱力學(xué)幾率增大的方向進(jìn)行。的方向進(jìn)行。4.4.熱力學(xué)第二定律的適用范圍熱力學(xué)第二定律的適用范圍一切自然過程總是沿一切自然過程總是沿著無序性增大的方向著無序性增大的方向進(jìn)行。進(jìn)行。1 1）適用于宏觀過程）適用于宏觀過程對(duì)微觀過程不適用，對(duì)微觀過程不適用，2 2）孤立系統(tǒng)有限范圍）孤立系統(tǒng)有限范圍?？赡孢^程：可逆過程：熵不變，熵不變，實(shí)際不存在，如等溫實(shí)際不存在，如等溫過程，實(shí)際不存在過程，實(shí)際不存在不可逆過程：不可逆過程：熵增加熵增加.21.22.23.24耗耗 散散 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) （1）宇宙真的

23、正在走向死亡嗎？宇宙真的正在走向死亡嗎？ 實(shí)際宇宙萬物，宇宙發(fā)展充滿了無序?qū)嶋H宇宙萬物，宇宙發(fā)展充滿了無序到有序的發(fā)展變化到有序的發(fā)展變化 . （2） 生命過程的自組織現(xiàn)象生命過程的自組織現(xiàn)象 生物體的生長(zhǎng)和物種進(jìn)化是從無序到生物體的生長(zhǎng)和物種進(jìn)化是從無序到有序的發(fā)展有序的發(fā)展.25 （3） 無生命世界的自組織現(xiàn)象無生命世界的自組織現(xiàn)象 云、雪花、太陽系、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱對(duì)云、雪花、太陽系、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱對(duì)流、激光等流、激光等. （和外界有能量交換和物質(zhì)交換的系（和外界有能量交換和物質(zhì)交換的系統(tǒng)叫開放系統(tǒng)）統(tǒng)叫開放系統(tǒng)）（4）開放系統(tǒng)的熵變開放系統(tǒng)的熵變開放系統(tǒng)熵的變化開放系統(tǒng)熵的變化iedddSS

24、S.26 有效能量告罄時(shí)，是“熱寂”死寂的熱平衡狀態(tài)。有效物質(zhì)耗盡時(shí)，是一片“物質(zhì)混亂”整個(gè)宇宙的大混亂和大混沌。物理學(xué)家們認(rèn)為，熵定律是物質(zhì)世界的最終定律，人類參與的每一項(xiàng)物質(zhì)活動(dòng)都受到熱力學(xué)第一、第二定律的嚴(yán)密制約；但是，他們又認(rèn)為熵定律只涉及物質(zhì)世界，只控制時(shí)空的橫向世界，人類的精神世界并不受熵定律的專制統(tǒng)治！ 所以，生命的現(xiàn)象是宇宙洪流中的一股逆流！人類精神的無限發(fā)展，是不可抗拒的熵增大長(zhǎng)河中的一條逆流之舟！.271 1電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度電冰箱能夠不斷地把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳給溫度較高的外界空氣，這說明了較高的外界空氣，這說明了A A熱量能自發(fā)地從

25、低溫物體傳給高溫物體熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體B B在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體在一定條件下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體CC熱量的傳導(dǎo)過程不具有方向性熱量的傳導(dǎo)過程不具有方向性D D在自發(fā)地條件下熱量的傳導(dǎo)過程具有方向性在自發(fā)地條件下熱量的傳導(dǎo)過程具有方向性BD.282.2.一個(gè)物體在粗糙的平面上滑動(dòng)，最后停止。一個(gè)物體在粗糙的平面上滑動(dòng)，最后停止。系統(tǒng)的熵如何變化？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)，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)分子無規(guī)其動(dòng)能變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)能，增加了系統(tǒng)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的程度，使得無規(guī)則

26、運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，也就是則運(yùn)動(dòng)的程度，使得無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，也就是系統(tǒng)的無序程度增加了，所以系統(tǒng)的熵增加。系統(tǒng)的無序程度增加了，所以系統(tǒng)的熵增加。.293.3.下面關(guān)于熵的說法錯(cuò)誤的是下面關(guān)于熵的說法錯(cuò)誤的是A A熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無序程度的量度B B在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自發(fā)的過程總是向熵減少的方向進(jìn)行在孤立系統(tǒng)中，一個(gè)自發(fā)的過程總是向熵減少的方向進(jìn)行CC熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)第熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)是熵是增加的，因此熱力學(xué)第二定律又叫熵增加原理二定律又叫熵增加原理D D熵值越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無序熵值越大，代表系統(tǒng)分子運(yùn)動(dòng)越無序 精與解精與

27、解 熱力學(xué)第二定律提示：一切自然過程總是沿著分子熱力學(xué)第二定律提示：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的。例如，功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾菣C(jī)械能熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行的。例如，功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾菣C(jī)械能或電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程是大量分子的有序運(yùn)動(dòng)向無序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)或電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的過程是大量分子的有序運(yùn)動(dòng)向無序運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化，氣缸內(nèi)燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功燃?xì)夥肿幼饔行蜻\(yùn)動(dòng)，排出氣缸化，氣缸內(nèi)燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功燃?xì)夥肿幼饔行蜻\(yùn)動(dòng)，排出氣缸后作越來越無序的運(yùn)動(dòng)。后作越來越無序的運(yùn)動(dòng)。 物理學(xué)中用熵來描述系統(tǒng)大量分子運(yùn)動(dòng)的無序性程度。熱力物理學(xué)中用熵來描述系統(tǒng)大量分子運(yùn)動(dòng)的無序性程度。熱力學(xué)第二定律用熵可表述為：在任何自然

28、過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)學(xué)第二定律用熵可表述為：在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小，也就是說，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是從熵小的的總熵不會(huì)減小，也就是說，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展。反映了一個(gè)孤立系統(tǒng)的自然過程會(huì)沿狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展。反映了一個(gè)孤立系統(tǒng)的自然過程會(huì)沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行。 B.304.4.關(guān)于有序和無序下列說法正確的是（關(guān)于有序和無序下列說法正確的是（ ）A A有序和無序不是絕對(duì)的有序和無序不是絕對(duì)的 B B一個(gè)一個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)”可能對(duì)應(yīng)著許多的可能對(duì)應(yīng)著許多的“微觀態(tài)微觀態(tài)”CC一個(gè)一個(gè)“宏觀態(tài)宏觀態(tài)

29、”對(duì)應(yīng)著唯一的對(duì)應(yīng)著唯一的“微觀態(tài)微觀態(tài)”D D無序意味著各處一樣、平均、沒有差別無序意味著各處一樣、平均、沒有差別ABD5.5.根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷，下列說法正確的是根據(jù)熱力學(xué)第二定律判斷，下列說法正確的是（ ）A A內(nèi)能可以自發(fā)的轉(zhuǎn)變成機(jī)械能內(nèi)能可以自發(fā)的轉(zhuǎn)變成機(jī)械能B B擴(kuò)散的過程完全可逆的擴(kuò)散的過程完全可逆的CC火力發(fā)電時(shí)，燃燒物質(zhì)的內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為火力發(fā)電時(shí)，燃燒物質(zhì)的內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為電能電能D D熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳遞到高溫物體熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳遞到高溫物體CD.316.6.倒一杯熱水，然后加入適當(dāng)?shù)奶呛?，糖?huì)全部溶于水中，但倒一杯熱水，然后加入適當(dāng)?shù)奶?/p>

30、后，糖會(huì)全部溶于水中，但一段時(shí)間后又觀察到杯底部有糖結(jié)晶，關(guān)于這個(gè)過程下列敘述一段時(shí)間后又觀察到杯底部有糖結(jié)晶，關(guān)于這個(gè)過程下列敘述正確的是（正確的是（ ） A A溶解過程是自發(fā)的，結(jié)晶過程也是自發(fā)的，因此熱力學(xué)第溶解過程是自發(fā)的，結(jié)晶過程也是自發(fā)的，因此熱力學(xué)第二定律是錯(cuò)誤的二定律是錯(cuò)誤的B B溶解過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程溶解過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程CC結(jié)晶過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程結(jié)晶過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程D D結(jié)晶過程不是自發(fā)的，因?yàn)橛型饨绲挠绊懡Y(jié)晶過程不是自發(fā)的，因?yàn)橛型饨绲挠绊態(tài)D7.7.下列說法正確的是下列說法正確的是 ( ) ( ) A A如果大量分子的集合從如果大量分子

31、的集合從A A分布進(jìn)入分布進(jìn)入B B分布的概率大于從分布的概率大于從B B分分布進(jìn)入布進(jìn)入A A分布，則分布，則B B分布更無序分布更無序B B如果大量分子的集合從如果大量分子的集合從A A分布進(jìn)入分布進(jìn)入B B分布的概率大于從分布的概率大于從B B分分布進(jìn)入布進(jìn)入A A分布，則分布，則A A分布更無序分布更無序CC大量分子的集合能自發(fā)地從大量分子的集合能自發(fā)地從A A分布進(jìn)入分布進(jìn)入B B分布，則該過程是分布，則該過程是可逆的可逆的D D大量分子的集合能自發(fā)地從大量分子的集合能自發(fā)地從A A分布進(jìn)入分布進(jìn)入B B分布，則該過程是分布，則該過程是不可逆的不可逆的AD.328.8.一個(gè)密閉的容器

32、內(nèi)有稀薄氣體，在容器上開一個(gè)一個(gè)密閉的容器內(nèi)有稀薄氣體，在容器上開一個(gè)小口，外部的空氣就會(huì)流入容器，在氣體流入過小口，外部的空氣就會(huì)流入容器，在氣體流入過程中，容器內(nèi)靠近開口處的空氣密度暫時(shí)變得比程中，容器內(nèi)靠近開口處的空氣密度暫時(shí)變得比內(nèi)部大，以下說法正確的是（內(nèi)部大，以下說法正確的是（ ）A A此時(shí)容器內(nèi)氣體處于一個(gè)不平衡狀態(tài)，是一個(gè)此時(shí)容器內(nèi)氣體處于一個(gè)不平衡狀態(tài)，是一個(gè)最無序的狀態(tài)最無序的狀態(tài) B B外界的影響破壞了容器內(nèi)氣體的平衡外界的影響破壞了容器內(nèi)氣體的平衡 CC上面事實(shí)說明熱力學(xué)第二定律只適用于封閉系上面事實(shí)說明熱力學(xué)第二定律只適用于封閉系統(tǒng)統(tǒng)D D對(duì)一個(gè)開放系統(tǒng)并不一定是最無

33、序的分布對(duì)一個(gè)開放系統(tǒng)并不一定是最無序的分布 BCD.339.9.下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A熱力學(xué)第二定律只在一定前提條件下才能成立熱力學(xué)第二定律只在一定前提條件下才能成立B B熱力學(xué)第二定律揭示了一切自然過程總是沿著分熱力學(xué)第二定律揭示了一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行CC能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性宏觀過程具有方向性D D熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參與宏觀過程熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參與宏觀過程的方向性的方向性ABCD10.10.從微觀角度看（從微觀角度看（ ） A A熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B