高二物理热力学第二定律4

1热力学第二定律的微观解释2•不可逆过程的统计性质（以气体自由膨胀为例）下面从统计观点探讨过程的不可逆性微观意义，并由此深入认识第二定律的本质。热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。在热力学中，序：区分度。对于一个热力学系统，如果处于非平衡态，我们认为它处于有序的状态，如果处于平衡态，我们认为它处于无序的状态。首先理解有序和无序的概念。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。3.热力学第二定律的统计意义•热力学第二定律的微观意义3分布（宏观态）详细分布（微观态）14641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。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如下图所示：AB4微观态共有24=16种可能的方式，而且4个分子全部退回到A部的可能性即几率为1/24=1/16。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。231021对单个分子或少量分子来说，它们扩散到B部的过程原则上是可逆的。对大量分子组成的宏观系统来说，它们向B部自由膨胀的宏观过程实际上是不可逆的。这就是宏观过程的不可逆性在微观上的统计解释。5•第二定律的统计表述（依然看前例）4个分子在容器中的分布对应5种宏观态。分布（宏观态）详细分布（微观态）左边一列的各种分布仅指出A、B两边各有几个分子，代表的是系统可能的宏观态。中间各列是详细的分布，具体指明了这个或那个分子各处于A或B哪一边，代表的是系统的任意一个微观态。一种宏观态对应若干种微观态。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？不同的宏观态对应的微观态数不同。均匀分布对应的微观态数最多。全部退回A边仅对应一种微观态。6统计物理基本假定—等几率原理：对于孤立系，各种微观态出现的可能性（或几率）是相等的。各种宏观态不是等几率的。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。定义热力学几率：与同一宏观态相应的微观态数称为热力学几率。记为。在上例中，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。所以，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%。7对整个宇宙不适用。如布朗运动。平衡态相应于一定宏观条件下最大的状态。热力学第二定律的统计表述：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，从热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过渡。自然过程总是向着使系统热力学几率增大的方向进行。4.热力学第二定律的适用范围注意：微观状态数最大的平衡态状态是最混乱、最无序的状态。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。1）适用于宏观过程对微观过程不适用，2）孤立系统有限范围。8•可爱的熵•物理学中有个熵定律，也就是著名的热力学第二定律。“熵”的名称是由德国物理学家道尔夫·克劳修斯于1868年造出来的，它代表着宇宙中不能再被转化做功的能量的总和的测定单位，即熵的增加表示宇宙物质的日益混乱和无序，是无效能量的总和。熵本身既不是好事，也不是坏事；它意味着腐败和混乱，但它同时也意味着生命本身的展开──不论是有机的，还是无机的生命。卡农、乔治·梅特勒的大爆炸学说也认为，宇宙是以有序的状态开始，不断地向无序状态发展，它与热力学第二定律是相符的。热力学第一定律说明能量是守恒的、不灭的，只能从一种形式转变到另一种形式；热力学第二定律（熵定律）却表明：能量不可逆转地沿着一个方向转化，即从对人类来说是可利用的变为不可利用的状态。9•有效能量告罄时，是“热寂”──死寂的热平衡状态。有效物质耗尽时，是一片“物质混乱”──整个宇宙的大混乱和大混沌。古罗马诗人贺拉斯说：“时间磨灭了世界的价值！”可谓一语道破了熵定律的真谛。物理学家们认为，熵定律是物质世界的最终定律，人类参与的每一项物质活动都受到热力学第一、第二定律的严密制约；但是，他们又认为熵定律只涉及物质世界，只控制时空的横向世界，人类的精神世界并不受熵定律的专制统治！所以，生命的现象是宇宙洪流中的一股逆流！人类精神的无限发展，是不可抗拒的熵增大长河中的一条逆流之舟！；彩盒厂家福晋，他是壹点儿招儿也没有。明明千叮咛万嘱咐，切不可贪凉，可是淑清贪凉的习惯就是改不过来。前些日子好不容易有咯起色，结果壹各冰盏又引得病情再次发作，气得王爷当着张太医的面，脸色就阴沉咯下来。张太医前天刚到怡然居给年侧福晋出咯诊，今天再次来到李侧福晋的烟雨园，眼前这阵势，真是与前天不可同日而语。不但王爷亲自坐阵，苏大总管还在院子里候着，屋子里更是有三各丫环、两各嬷嬷小心地伺候着。张太医开咯药方子，也知道王爷正在气头上，没敢再留医嘱，因为医嘱还是那几句话，不但李侧福晋，就是王爷也早就烂熟于心咯。现在假如他再重复壹遍，怕是要惹得王爷当场就发作。不过张太医也知道，王爷这是爱之深、痛之切，对于年侧福晋，王爷连看都不去看壹眼，当然也不会有啥啊怒气咯。淑清也知道这回闯咯大祸，特别是爷那铁青的脸色，更是弄得她忐忑不安，因此待张太医刚壹走，赶快给爷承认错误：“爷，妾身知错咯，您就别再生气咯。”见淑清壹副梨花带雨的模样，虽然他也是恨铁不成钢，但还是强压着心头的气，语重心长地说道：“你都这么大人咯，怎么还跟孩子似的！张大人叮嘱过多少次咯，不能贪凉，不能贪凉，你怎么就不能忍壹忍？等病好咯，你吃啥啊不行！非逞壹时口舌之快！”“爷，妾身知错咯，您就行行好吧，别再责骂咯。妾身本来身子就不舒服，您再这么责骂，妾身的病就怕是更要好不咯咯！”“你倒还有理咯？爷居然还有错处咯？”“不是，不是，妾身的意思是说，您要是少责骂妾身几句，妾身这病症就好得快壹些。”“爷看你倒是应该少贪嘴才对！你要是再这么不知轻重，明儿也别去园子咯，好好在府里养病吧。”“啊？爷，您是说，明天咱们去园子？这是真的？”“你这么病着，怎么去？”“妾身的病都好咯，都好咯！爷，这是真的吗？咱们真的是要去园子咯？”“嗯，福晋在安排，她想尽快……”“居然是趁妾身生病的时候，福晋当然是想尽快咯。”“你呀，你好好把身子养好咯，不比啥啊都强？你若是没病没灾的，福晋就是今天过去，又有何妨？”“这回都有谁去？”“全都去，除咯年氏。”“都去啊？”“怎么？不满意？”“没有，妾身只是觉得……”“你也别觉得咯，前些日子大家都很辛苦，爷很感激大家。就你壹各人既没上心，也没有出力，你还有意见？”“不是的，妾身哪儿还敢有意见呀。对咯，冰凝妹妹为啥啊不去？”“她生病咯。”“噢？”“噢啥啊，你不是也病着？”“妹妹是啥啊病？”“嗯，她精神不太好，有点儿发热。比你的病症轻多咯，都留在府里呢，你还有啥啊不满意？”“满意，满意，爷就别拿淑清寻开心咯。”第壹卷第157章消息来到咯园