13-2热力学第二定律及熵的统计意义熵习题讨论.pptVIP

什么是熵？没有什么问题在科学史的进程中曾被更为频繁地讨论过。 自然规律不可违，熵的增大怎么也小不了了，但是，人类也是有所作为的，就是减少能量消耗，减缓熵的增加速度，延长地球生物生存的时间。 ——普利高津 ——爱因斯坦 熵理论对于整个科学来说是第一法则。 Entropy: a new world view Special Topic 信息是负熵 第一次工业革命 核心内容：开发能量 能量 目标： 功 减轻人的体力劳动 第二次工业革命 核心内容：控制信息或负熵 信息 目标： 控制 减轻人的脑力劳动 “能”的革命 “熵”的革命 三、熵与信息 是促进人与自然和谐共存的力量 科学技术 不是人类“征服自然”的力量 在狭隘观点指导下 关于自然观 学生走向工作岗位 决不能以企业利益为中心 理工科学生必须具有地球意识！ 不能只见树木不见森林 企业 地球 4＋71 讲到等概率假设 21该页还没有讲。 * * 推导见书248页 * 推导见书248页 * D * A 贝纳特的对流有序现象：在大的水平扁平容器中盛装液体，液面及容器底部保持温度T1,T2 ，实验指出当 T2-T1=Tc 时，其中Tc 为临界温度，从上面俯视看到液面呈现规则的正六角形图案，液体自六边形中心自下而上流动再沿六角形每一边自上而下流动，这种图称为贝纳特图案，而在 T2-T1Tc时，液体的运动是无序的。 * * 玻耳兹曼说：生物为了生存而作的一般斗争, 既不是 为了物质也不是为了能量而是为了熵而斗争。 * 量子力学创始人薛定谔在1944 年发表的专著《生命是什么?》中指出:自然界中正在进行的每一种事件都意味着它在其中进行的那部分世界的熵在增加,趋于接近最大值熵的危险状态,那就是死亡,惟一的办法就是从环境里吸取负熵,以抵消熵的增加,“明白的回答是靠吃、喝、呼吸以及（植物是) 同化.?? 专门术语叫新陈代谢. ” * * 近平衡态是稳定的， 只要外界作用不变，即使系统内有涨落，仍会回到原平衡定态，而不可能出现自组织现象 * 近平衡态是稳定的， 只要外界作用不变，即使系统内有涨落，仍会回到原平衡定态，而不可能出现自组织现象 * 近平衡态是稳定的， 只要外界作用不变，即使系统内有涨落，仍会回到原平衡定态，而不可能出现自组织现象 * 1867年麦克斯韦曾设想过有一个能观察到所有分子速度的小精灵把守着一个容器中间隔板上一扇小闸门，当看到右边的高速分子来到闸门时就打开让高速分子进入左室，当看到左边低速分子来到闸门时也打开让低速分子进入右室。设想闸门无摩擦，于是一个小精灵无需作功可使左室越来越热，右室越来越冷，从而整个容器的熵降低了。 ** 1929年，西拉德（Szilard）认为麦克斯韦妖具有智能、具有获知分子速度的信息的能力，如何获得信息呢？它必须有一个温度与环境?不同的微型光源去照亮分子，这就要耗费一定的能量产生额外的熵。麦克斯韦妖就是以此为代价才获得信息的。这额外的熵产生抵消了整个容器的熵减少。总的说起来，总的熵还是增加的。 布里渊（Brillouin）认为容器中熵减小的过程是由于麦克斯韦妖获取了信息引起的，所以应当把信息看作为系统的熵的负值即负熵。 * * * * * * 2.（1）储有理想气体的容器以速率v 运动，假设容器突然停止，容器内的温度是否会变化？ （2）若有两个容器，一个装有He气，另一个装有H2气，如果它们以相同的速率v 运动后突然停止，哪个容器的温度上升较高？ 二、讨论题 3.说明下列各式的物理意义？ （1） （2） （3） （4） 二、讨论题 气体分子的平均速率 速率介于 之间的相对分子数 速率介于 之间的分子数 速率介于 之间的相对分子数 选2 在容积为 的容器中，装有压强为 的理想气体，则容器中气体分子的平动动能总和为 （ ） A Entropy: a new world view Special Topic 一、熵与生命 达尔文的（生物）进化论揭示了自然界的复杂性、生物结构越来越复杂、越来越精致，与热二预告的完全相反！ 热力学第二定律的统计意义表明： 一个孤立系统将会自动地从有序状态转化为无序状态，最终达到最无序的平衡态而保持稳定。 1、热力学第二定律与进化论的矛盾 将热二定律应用于整个宇宙：宇宙的发展最终是一个只有分子热运动的单调乏味的可怕的死寂状态（“热寂说”）。 Entropy: a new world view Special Topic 2、生命过程的自组织现象 分子生物学揭示一个细胞至少含有一个DNA或RNA的长链