大学物理：热力学第二定律 波尔兹曼熵.ppt

AB614411/164/164/161/166/16共16种微观态5种宏观态AB微观意义：孤立系内发生的自然过程，总是由概率小（包含微观态数目少）的宏观态向概率大（包含微观态数目多）的宏观态方向进行的。定义：热力学概率W(或Ω)表示系统一个宏观态所包含的微观状态数。§7-4热力学第二定律波尔兹曼熵——玻耳兹曼关系五.玻耳兹曼熵系统的熵玻耳兹曼常数1.熵是孤立系统的无序度的量度.（W愈大，S愈高，系统有序度愈差.）2.孤立系中进行的自然过程总沿着熵增大的方向进行。热力学概率§7-4热力学第二定律波尔兹曼熵或【应用】信息熵信息是由信息源发出并为使用者接受和理解的各种信号。信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念。信息熵n种可能§7-4热力学第二定律波尔兹曼熵【应用】生命系统的熵熵产生(恒为正)熵流(一般为负)有序度增加成熟阶段维持一种有序有序度下降熵积累过多病态生长阶段衰亡阶段薛定谔说：生命赖负熵以存在§7-4热力学第二定律波尔兹曼熵一.克劳修斯熵entropy可逆卡诺循环中,热温比总和为零。热温比1.可逆循环的克劳修斯等式【猜测】对任一可逆循环过程,热温比之和为零吗？可逆卡诺热机的效率§7-5克劳修斯熵与熵增加原理任一微小可逆卡诺循环所有微小循环求和对任一可逆循环过程,热温比之和为零。PV§7-5克劳修斯熵与熵增加原理2.态函数熵A**BCD可逆过程沿连接A、B两态的任意可逆过程的积分值与路径无关，仅由初终两态完全决定。据此可知热温比的积分是一态函数的增量，此态函数称熵(用S表示).与势函数的引入类似，对保守力引入势能对于静电场引入电势3.熵差（熵变）热力学系统从初态A(SA)变化到末态B(SB)，系统熵的增量等于初态A和末态B之间任意一可逆过程热温比（）的积分.**ABCDE熵变无限小可逆过程§7-5克劳修斯熵与熵增加原理由玻耳兹曼熵公式可以导出克劳修斯熵公式①熵（熵变）的单位②熵是态函数，系统处于一个平衡态，就对应有一个确定的熵值。③两个确定的状态之间熵的变化是确定的，与经历的过程无关，只与两个状态有关。④只能适用于可逆过程。【说明】§7-5克劳修斯熵与熵增加原理例：理想气体经历下述过程，讨论△U，△T，A，Q和△S的符号。PV等温线ab12△U△TAQ12△S00+++00---PVab绝热线12△U△TAQ12△S0+--+0--+-4.不可逆过程的克劳修斯不等式不可逆卡诺热机的效率不可逆卡诺循环中,热温比总和小于零。【推广】任一不可逆循环,热温比之和小于零§7-5克劳修斯熵与熵增加原理**ABCD§7-5克劳修斯熵与熵增加原理孤立系统不可逆过程孤立系统可逆过程孤立系统或系统经历绝热过程：孤立系统中的熵永不减少。1.熵增加原理二.熵增加原理PrincipleofIncreaseofEntropy§7-5克劳修斯熵与熵增加原理2.热力学第二定律的熵表述①熵表述：在孤立系内发生的自然过程，都是朝着熵增加的方向进行。②孤立系统达到平衡态的判据非平衡态到平衡态这一不可逆过程中，熵总是增加的，当达到平衡态后，系统的熵达到最大值。§7-5克劳修斯熵与熵增加原理三.熵变的计算1.热力学系统多过程熵变。2.热力学系统多部分熵变。过程1熵变+过程2熵变+….+过程n熵变部分1熵变+部分2熵变+….+部分n熵变§7-5克劳修斯熵与熵增加原理【注意】克劳修斯熵公式可以对任意可逆过程计算系统熵的变化，即只可计算相对值；对非平衡态克劳修斯熵公式无能为力。如果两个平衡态之间，不是由可逆过程过渡的，要利用克劳修斯熵公式计算系统熵的变化，就要设计一个可逆过程再计算。*****************************************功转变成热量会自动发生热量自行转变成功不会自动发生【问题】违背热力学第一定律的过程都不可能发生；满足热力学