20xx人教版高中物理選修3-3105、6能源和可持續(xù)發(fā)展(編輯修改稿)
2024-12-23 08:15 本頁面
【文章內容簡介】 “左 2右 2” 這種 均勻分布的可能性最大，能否由此得出熱力學第二定律的微觀 意義？ 提示： 從無序的角度上看，熱力學系統(tǒng)是由大量做無序運動的 分子組成的，因為任何熱力學過程都伴隨著分子的無序運動狀 態(tài)的變化，當撤去擋板的瞬間，分子仍聚集在左室，對于左右 兩室這個整體來講，這顯然是一種高度有序的分布，當氣體分 子自由擴散后，氣體系統(tǒng)就變得無序了。我們看到 “ 左 2右 2” 這種均勻分布的可能性最大，而分子集中在一個室中，另一個室 變成真空的可能性最小。實際上，氣體系統(tǒng)中分子個數(shù)相當多， 因此，撤去擋板后實際上我們只能看到氣體向真空中擴散，而不 可能觀察到氣體分子重新聚集在一室的現(xiàn)象。因此，氣體的自由 擴散過程是沿著無序性增大的方向進行的，綜上可知，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。這就是熱力 學第二定律的微觀意義。 ？ 提示： 從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律；自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。而熵較大代表著較為無序，熵小代表有序，所以一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展。 【 知識點撥 】 大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時，總是向著無序程度增加的方向發(fā)展，至少無序程度不會減少，也就是說，任何一個孤立的系統(tǒng)自發(fā)變化時，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會減少。氣態(tài)時的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時的熵最小。 （ 1）熵的微觀意義：熵是系統(tǒng)內分子熱運動無序性的量度。 （ 2）熵表示一個體系自由度的物理量。熵越大，表示在這個體系下的自由度越大，可能達到的狀態(tài)越多。 （ 3）熵不是守恒的量，在孤立體系中經過一個不可逆過程，熵總是增加的。 （ 4）熵的本質 :熵是體系微觀混亂度的量度，混亂度越大，熵值也越大。 【 探究歸納 】 熱力學第二定律的微觀意義 （ 1）對同一系統(tǒng)而言 ,對應不同的劃分條件 ,宏觀態(tài)數(shù)目不同 。系統(tǒng)宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)數(shù)目越多 ,該宏觀態(tài)越 “ 無序 ” 。 (2)一切自然過程都遵守熵增加原理。 【 典例 1】 a、 b兩個分子分配在容器 A、 B里共有 ____個微觀態(tài)，每個微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為 ____，那么 N個分子分配在 l個容器中，共有 _____個微觀態(tài)，每個微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為 _____。 【 思路點撥 】 解答本題要注意以下兩點 (1)所有可能的微觀態(tài)，它們各自
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