热力学第二定律的统计解释.pptxVIP

1熵和熵增加原理的微观意义

热力学第二定律的实质:自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.一不可逆与无序不可逆性的微观本质：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

热功转换3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方向：向更加无序状态方向自发进行

热传导4A初态（两个温度不同的系统）B末态（温度相同的系统）C温度是分子无序运动平均动能大小的量度D初态（两个系统平均动能不同，分子运动无序，但仍可区分）E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）F方向：向无序性增大的方向自发进行

气体绝热自由膨胀5位置的分布较有序更无序?气体体积V1自由膨胀为气体体积V2不能自由压缩为方向：向更加无序的状态方向自发进行

如何定量的描述无序度？一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。不可逆过程的微观本质：热力学第二定律只适用于大量分子的体系注意

logo无序度与热力学概率宏观状态数和微观状态数玻耳兹曼认为：从微观上看，对于一个系统的状态的宏观描述是非常不完善的，系统的同一个宏观状态实际上可能对应于非常非常多的微观状态，而这些微观状态是粗略的宏观描述所不能加以区别的。

01.微观状态：微观上看，对系统内的个体加以区分的状态02.宏观状态：从总体上观察，而对系统个体不予区分的状态

94个可分辨的粒子在容器中的位置分布宏观状态

（分配种类）ⅠⅡⅢⅣⅤABABABABAB微观状态

（分子分布方式）abcdabc

bcdcdadabdabcabacadbcbdcdcdbdbcadacababcdbcdcdadababcabcd一个宏观态对应的微观状态数W14641abcdAB

4个粒子的分布左4，右0左3，右1左2，右2左1，右3左0，右4

N=20,宏观态所对应的微观态数12宏观态微观态数(w)左20；右01左18；右2190左15；右515504左11；右9167960左10；9；5；右1515504左2；右18190左0；右201左20右0和左0右20两种宏观状态各有1个微观状态，表明20个分子全部处于左(或右)中的概率最小为

N=1023个可分辨的粒子在容器中的位置分布wN/2nnN=1023N?n粒子数分布均匀的宏观态所对应的微观态的数目最多，其比例几乎是所有可能的微观态数的百分之百。

若对热力学系统进行观察，我们看到的将总是粒子数分布均匀的宏观态粒子数分布均匀的宏观态对应于热力学中的平衡态对应微观状态数目多的宏观状态出现的概率大2.微观状态数与热力学概率某一宏观状态所对应的微观状态数目称为该宏观状态的热力学概率，用W表示。平衡态—热力学概率W取最大值的宏观态

3.无序度和热力学概率16粒子数分布均匀的或近似均匀的宏观状态就是比较混乱或无序的状态。一个宏观态的热力学概率就是无序度的量度因此：010203

自

发

地出现概率小的状态微观状态数少的状态无序程度低的状态出现概率大的状态微观状态数多的状态无序程度高的状态孤立系统总结：

孤立系统内部所发生的过程总是从包含微观态数少的宏观态向包含微观态数多的宏观态过渡，从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态过渡。它涉及大量分子的运动的无序性变化的规律，热力学第二定律是一条统计规律。热力学第二定律的统计表述

三玻尔兹曼熵公式19”1877年，玻耳兹曼引入熵(Entropy)，表示系统无序性的大小01S?lnW021900年，普朗克引入系数k—玻耳兹曼常数03玻耳兹曼熵公式：04S=klnW05

熵是孤立系统的无序度的量度.（平衡态熵最大.）（W愈大，S愈高，系统有序度愈差.）01熵的概念建立，使热力学第二定律得到统一的定量的表述.02

熵增加原理若一个系统的热力学概率由W1变至W2，系统熵的增量为：孤立系统熵增加过程是系统热力学概率增大的过程（即无序度增大的过程），是系统从非平衡态趋于平衡态的过程，是一个不可逆过程。

表明整个宇宙好像是“一潭死水”关于热寂说所谓“热寂说”：如果将整个宇宙看成一个孤立的系统，那么由于孤立系统的一切自发过程都是熵增的，一直到达熵值极大，这时整个宇宙就趋于热平衡而进入热寂，即整个宇宙的热运动停止了。

01对于“热寂“的批判，以前都是建立在静态宇宙模型上的，因此这种批判是感情色彩多于理性思考。02现在的宇宙理论是动态的，即宇宙是处在远离