第5節(jié)熱力學第二定律的微觀解釋

1、第5節(jié)熱力學第二定律的微觀解釋熱力學第二定律的微觀解釋目標導航目標導航1.了解有序和無序，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。2.了解熱力學第二定律的微觀意義。3.了解熵的概念，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。4.知道隨著條件的變化，熵是變化的。誘思導學誘思導學1.有序和無序有序：只要確定了某種規(guī)則，符合這個規(guī)則的就叫做有序。無序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無序。無序意味著各處都一樣，平均、沒有差別，有序則相反。有序和無序是相對的。2.宏觀態(tài)和微觀態(tài)

2、宏觀態(tài)：符合某種規(guī)定、規(guī)則的狀態(tài)，叫做熱力學系統(tǒng)的宏觀態(tài)。微觀態(tài)：在宏觀狀態(tài)下，符合另外的規(guī)定、規(guī)則的狀態(tài)叫做這個宏觀態(tài)的微觀態(tài)。系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對應的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無序程度的大小。如果一個“宏觀態(tài)”對應的“微觀態(tài)”比較多，就說這個“宏觀態(tài)”是比較無序的，同時也決定了宏觀過程的方向性——從有序到無序。3.熱力學第二定律的微觀意義一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。4.熵和系統(tǒng)內(nèi)能一樣都是一個狀態(tài)函數(shù)，僅由系統(tǒng)的

3、狀態(tài)決定。從分子運動論的觀點來看，熵是分子熱運動無序(混亂)程度的定量量度。一個系統(tǒng)的熵是隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化而變化的。在自然過程中，系統(tǒng)的熵是增加的。在絕熱過程或孤立系統(tǒng)中，熵是增加的，叫做熵增加原理。對于其它情況，系統(tǒng)的熵可能增加，也可能減小。從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律：一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序程度更大的方向發(fā)展。典例探究典例探究例1一個物體

4、在粗糙的平面上滑動，最后停止。系統(tǒng)的熵如何變化？解析：因為物體由于受到摩擦力而停止運動，其動能變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)能，增加了系統(tǒng)分子無規(guī)則運動的程度，使得無規(guī)則運動加強，也就是系統(tǒng)的無序程度增加了，所以系統(tǒng)的熵增加。友情提示：本題考查的是對熵增加原理的理解和應用。課后問題與練習點擊課后問題與練習點擊：1.解析：①全是甜的，對應的微觀態(tài)1個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是132；②全是咸的，對應的微觀態(tài)1個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是132；③1甜4咸，對應的微觀態(tài)

5、5個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是532；④4甜1咸，對應的微觀態(tài)5個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是532；⑤2甜3咸，對應的微觀態(tài)10個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是1032；⑥3甜2咸，對應的微觀態(tài)10個，宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是1032；吸引更多的物質(zhì)而使密度變得更高，更多的物質(zhì)會逃離低密度區(qū)而使密度變得更低。各種星體就是通過這種非均勻化過程聚集而成的。經(jīng)典熱力學的結(jié)論是不考慮引力，在靜態(tài)空間下證明的，不適用于引力占主導地位的膨脹宇宙。應該指出，在一個非孤立的、有能