熱力學第二定律的微觀解釋(已修改)
2025-07-29 21:55 本頁面
【正文】 《 熱力學第二定律 的微觀解釋 》 教學目標 ? 知識與技能 ? ，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。 ? 。 ? ，知道熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量。 ? ，熵是變化的。 ? 過程與方法 ? １ .學會通過現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律的科學方法 ? ，知道任何自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減少 ? 情感態(tài)度和價值觀 ? 培養(yǎng)分析、歸納、綜合能力 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。 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。 ?不可逆過程的統(tǒng)計性質(zhì) （以氣體自由膨脹為例） 下面從統(tǒng)計觀點探討過程的不可逆性微觀意義，并由此深入認識第二定律的本質(zhì)。 熱力學第二定律的 微觀意義 ： 一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。 在熱力學中， 序：區(qū)分度。 對于一個熱力學系統(tǒng)，如果處于非平衡態(tài)，我們認為它處于有序的狀態(tài)，如果處于平衡態(tài)，我們認為它處于無序的狀態(tài)。 一個被隔板分為 A、 B相等兩部分的容器，裝有 4個涂以不同顏色分子 。 ?熱力學第二定律的微觀意義 分布 （宏觀態(tài)） 詳細分布 （微觀態(tài)） ?1 4 6 4 1 開始時， 4個分子都在 A部，抽出隔板后分子將向 B部擴散并在整個容器內(nèi)無規(guī)則運動。隔板被抽出后，4分子在容器中可能的分布情形如下圖所示： A B 微觀態(tài)共有 24=16種可能的方式，而且 4個分子全部退回到 A部的可能性即幾率為 1/24=1/16。 一般來說，若有 N個分子，則共 2N種可能方式，而N個分子全部退回到 A部的幾率 1/體系統(tǒng) N?1023/mol，這些分子 全部退回到 A部的幾率為 。此數(shù)值極小，意味著此事件永遠不會發(fā)生。從任何實際操作的意義上說，不可能發(fā)生此類事件。 231021 對單個分子或少量分子來說，它們擴散到
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