重庆大学《大学物理》课件-第七章热力学基础.ppt

*不可逆过程不是不能逆向进行，而是说当过程逆向进行时，逆过程在外界留下的痕迹不能将原来正过程的痕迹完全消除，既外界或系统有了变化。不可逆过程是相互关联的.一种宏观过程的不可逆性保证了另一种过程的不逆性；反之，若一种实际过程的不可逆性消失了，其它实际过程的不可逆性也随之消失。在热现象中，只有无摩擦准静态过程是可逆的。卡诺循环是可逆循环。*由功变热过程的不可逆性推断理想气体绝热自由膨胀的不可逆性。acQAQbA注意证明的思路！假定：气体绝热自由膨胀的不可逆性消失了。设定气体经历一个吸热的等温膨胀总的结果是，吸收的热量Q全部转变成为对外所作的功|A|，而气体与外界都未引起其它变化。这就是说功变热的不可逆性消失。*类似的例子不胜枚举，都说明自然界中，一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，而且各种不可逆过程是相互关联的那么这个方向性遵守什么规律呢？微观本质如何呢？如何来定量描述？*四、卡诺定理（1）在相同的高温热源T1和相同的低温热源T2之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关；（2）在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率不可能大于可逆热机的效率。卡诺定理的意义1.给出了热机效率的极限2.指出提高热机效率的途径：过程——尽可能接近可逆机；热源——尽可能提高热源的温度差。（T2有限，提高T1）*五、能量的退化1．能量耗散：流散的内能无法重新收集起来加以利用的现象叫做能量耗散．2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．*§7-6热力学第二定律的统计意义从微观看，任何热力学过程总包含大量分子的无序运动状态的变化。热一律说明热运动过程中能量要遵守的规律。热二律说明大量分子的运动的无序程度变化的规律。热功转换微观上看：功热自发转化为为化转发自能不自发转化为为化转发自能不大量分子的有序运动大量分子的无序运动结论是：向无序状态方向自发进行！一、自发热力学过程方向性的微观意义*初态（两个温度不同的系统）热传导末态（温度相同的系统）温度是分子无序运动平均动能大小的量度初态（两个系统平均动能不同，分子运动无序，但仍可区分）末态（两个系统平均动能相同，分子运动无序，也不可区分，即更加无序）结论：向无序性增大的方向自发进行！*气体分子由占据较小的空间结论：向更加无序的状态方向自发进行！气体体积V1自由膨胀为气体体积V2不能自由压缩为气体分子由占据较大的空间热力学第二定律的微观意义或者说统计意义：一切自然过程总是沿着分子运动的无序性增大的方向进行。说明：它涉及大量分子的运动的无序性变化的规律，因此热力学第二定律是一条统计规律。气体绝热自由膨胀*以气体自由膨胀为例一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个涂以不同颜色分子a,b,c,d。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无规则运动。ABAB分析到达末态时每种宏观状态对应多少微观状态数。二、热力学第二定律的统计解释*分布（宏观态）详细分布（微观态）1464微观状态数1*假设所有的微观状态其出现的可能性是相同的。*粒子集中在左空间的概率粒子均匀分布的概率可分辨粒子总数N=4各种分布的状态总数第种分布的可能状态数*N124NW0（左）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N?1023/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。*那种宏观态包含的微观态数多，这种宏观态出现的可能性就大。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？对应于微观状态数最多的宏观状态就是系统在一定宏观条件下的平衡态。*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。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%。因此，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。对于孤立系统，分子的动能在各处大致相同的宏观态所包含的微观态数大大超过其他情况.?在宏观上就表现为热量自动从高温传到低温。在孤立系