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物理化学BI—第二章 第二章 热力学第二定律 熵的物理（统计）意义 热力学体系：大量质点集合而成的宏观体系 体系的统计平均性质 例1：粉笔盒中装红白两支粉笔； 粉笔盒中装红白两种粉笔末。 例2：压强p。 举例 将一个容器用隔板分成两个相等的部分，A中放入4个分子a，b，c，d，B为真空，当抽开隔板后，这4个分子在容器两边分布情况如何？ 混乱渡 自发变化的方向 大量质点组成的体系，从统计力学角度看，自发运动趋势： 举例 例1：火柴撒落、杯子破碎、覆水难收、 生米煮成熟饭； 例2：操场上的同学； 例3：清水中滴墨水； 举例 举例 举例 Boltzmann公式 经典热力学：从S小 S大 S最大 统计热力学：从Ω小 Ω大 Ω最大 Boltzmann公式 热力学第二定律的本质 Entropy Disorder, alas, is the natural order of things in the universe. There is even a precise measure of the amount of disorder, called entropy. Unlike almost every other physical property(motion, gravity, energy), entropy does not work both ways. It can only increase. Once it’s created it can never be destroyed. The road to disorder is a one-way street. K. C. Cole Scientific concepts often sound unintelligible to the layperson. Can any of us state Einstein’s theory of relativity, for example? But the natural laws at work in the universe are not just for geniuses. Instead, they are the invisible strings that control all creatures on the planet, including ourselves. “热寂论” 1867，《论热力学第二基本定律》 “在所有一切自然现象中，熵的总值永远只能增加，不能减少，因此，对于任何时间，任何地点所进行的变化过程，我们得到如下所表示的简单规律：宇宙熵力图达到某一个最大值。” “宇宙越接近这个极限状态…宇宙就越消失继续变化的动力，最后，当宇宙达到这个状态时，就不可能再发生任何大的变动，这时宇宙将处于某种惰性的死的状态中。” 上不能到宇宙，下不能到微观 随着分子运动论的系统研究和统计力学的发展，特别是Maxwell（英）、Boltzmann（奥地利）、Plank（德）等人的工作，揭示了热运动的本质，明确了热力学第二定律只适用于有限的宏观世界，它是大量分子运动的一种统计规律。 K. C. Cole Entropy is not inevitable everywhere, however. Crystals and snowflakes and galaxies are islands of incredibly ordered beauty in the midst of random events. The most profound exception to entropy is the creation of life. A seed soaks up some soil and some carbon and some sunshine and some water and arranges it into a rose. A seed in the womb takes some oxygen and pizza and milk and transforms it into a baby. 达尔文和克劳修斯的矛盾 经典热力学：孤立体系自发消除差别，趋向均匀，从有序趋向于无序方向进行； 达尔文进化论：生物进化是从单细胞到多细胞，从无序到有序的方向演变，只要外界条件合适，可以保持非平衡态而不趋向于平衡态。因此，趋向平衡，趋向无序并非自然界的普遍规律。 熵流和熵产生 热力学第二定律表明，自然界的任何一个孤立体系总是朝着从有序到无序的方向进行变化，而在一个孤立体系中