20xx人教版高中物理選修3-3第十章第五節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋(已修改)
2024-12-03 19:43 本頁面
【正文】 第 5節(jié) 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋 第十章 熱力學(xué)定律 有序：只要確定了某種規(guī)則，符合這個(gè)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(xué)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(gè)宏觀態(tài)的微觀態(tài)。 系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對應(yīng)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(gè) “ 宏觀態(tài) ” 對應(yīng)的 “ 微觀態(tài) ” 比較多，就說這個(gè) “ 宏觀態(tài) ” 是比較無序的，同時(shí)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(jì)性質(zhì) （以氣體自由膨脹為例） 下面從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)探討過程的不可逆性微觀意義，并由此深入認(rèn)識(shí)第二定律的本質(zhì)。 熱力學(xué)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(jìn)行。 在熱力學(xué)中， 序：區(qū)分度。 對于一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，如果處于非平衡態(tài)，我們認(rèn)為它處于有序的狀態(tài)，如果處于平衡態(tài)，我們認(rèn)為它處于無序的狀態(tài)。 一個(gè)被隔板分為 A、 B相等兩部分的容器，裝有 4個(gè)涂以不同顏色分子。 ?熱力學(xué)第二定律的微觀意義 分布 （宏觀態(tài)） 詳細(xì)分布 （微觀態(tài)） ?1 4 6 4 1 開始時(shí)， 4個(gè)分子都在 A部，抽出隔板后分子將向 B部擴(kuò)散并在整個(gè)容器內(nèi)無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。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(gè)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(gè)分子，則共 2N種可能方式，而 N個(gè)分子全部退回到 A部的幾率 1/ 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(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。從任何實(shí)際操作的意義上說，不可能發(fā)生此類事件。 231021 對單個(gè)分子或少量分子來說，它們擴(kuò)散到 B部的過程原則上是可逆的。 對大量分子組成的宏觀系統(tǒng)來說，它們向 B部自由膨脹的宏觀過程實(shí)際上是不可逆的。這就是宏觀過程的不可逆性在微觀上的統(tǒng)計(jì)解釋。 ?第二定律的統(tǒng)計(jì)表述 （依然看前例） 4個(gè)分子在容器中的分布對應(yīng) 5種
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